JP2014071387A - Photoresist composition, method for forming resist pattern, polymer, compound and production method of compound - Google Patents

Photoresist composition, method for forming resist pattern, polymer, compound and production method of compound Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photoresist composition excellent in EL (exposure latitude) performance, LWR (line width roughness) performance, CDU (critical dimension uniformity) performance and top loss suppressing property.SOLUTION: The photoresist composition comprises [A] a polymer having a structural unit (I) expressed by formula (1) and [B] an acid generator. In formula (1), Rrepresents a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms; Rrepresents a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. The [A] polymer preferably further includes a structural unit (II) expressed by formula (2).

Description

本発明は、フォトレジスト組成物、レジストパターン形成方法、重合体、化合物及び化合物の製造方法に関する。   The present invention relates to a photoresist composition, a resist pattern forming method, a polymer, a compound, and a method for producing the compound.

半導体デバイス、液晶デバイス等の各種電子デバイス構造の微細化に伴って、リソグラフィー工程におけるレジストパターンのさらなる微細化が要求されており、そのため、種々のフォトレジスト組成物が検討されている。このようなフォトレジスト組成物は、ArFエキシマレーザー等の遠紫外線、電子線などの露光光の照射により、露光部に酸を生成させ、この酸の触媒作用により露光部と未露光部の現像液に対する溶解速度に差を生じさせ、基板上にレジストパターンを形成させる。   With the miniaturization of various electronic device structures such as semiconductor devices and liquid crystal devices, further miniaturization of resist patterns in the lithography process is required, and various photoresist compositions are being studied. Such a photoresist composition generates an acid in an exposed portion by irradiation with exposure light such as deep ultraviolet rays such as an ArF excimer laser or an electron beam, and a developer solution for exposed and unexposed portions by the catalytic action of this acid. A difference in the dissolution rate with respect to is formed, and a resist pattern is formed on the substrate.

かかるフォトレジスト組成物には、単に解像性等に優れるだけでなく、LWR(Line Width Roughness)性能やCDU(Critical Dimension Uniformity)性能等に優れると共に、EL性能(Exposure Latitude:露光余裕度)性能に優れ、高精度なパターンを高い歩留まりで得られることが求められる。この要求に対しては、フォトレジスト組成物に含有される重合体の構造が種々検討されており、ブチロラクトン構造、ノルボルナンラクトン構造等のラクトン構造を有することで、レジストパターンの基板への密着性を高めると共に、これらの性能を向上できることが知られている(特開平11−212265号公報、特開2003−5375号公報及び特開2008−83370号公報参照)。   Such a photoresist composition not only has excellent resolution and the like, but also has excellent LWR (Line Width Roughness) performance, CDU (Critical Dimension Uniformity) performance, etc., and EL performance (Exposure Latitude: exposure margin) performance. Therefore, it is required to obtain a highly accurate pattern with a high yield. In response to this requirement, various structures of the polymer contained in the photoresist composition have been studied. By having a lactone structure such as a butyrolactone structure or a norbornane lactone structure, the adhesion of the resist pattern to the substrate can be improved. It is known that these performances can be improved while improving the performance (see JP-A-11-212265, JP-A-2003-5375, and JP-A-2008-83370).

しかし、レジストパターンの微細化が線幅45nm以下のレベルまで進展している現在にあっては、上記性能の要求レベルはさらに高まり、上記従来のフォトレジスト組成物では、これらの要求を満足させることはできていない。また、従来のフォトレジスト組成物では、パターンのトップロスが起こることがあり、断面形状の矩形性に優れるパターンを得難い場合があるという不都合がある。   However, at present, when the miniaturization of the resist pattern is progressing to a level of 45 nm or less, the required level of the performance is further increased, and the conventional photoresist composition satisfies the above requirements. Is not done. Moreover, in the conventional photoresist composition, there is a disadvantage that a pattern top loss may occur, and it may be difficult to obtain a pattern having excellent cross-sectional shape rectangularity.

特開平11−212265号公報JP 11-212265 A 特開2003−5375号公報JP 2003-5375 A 特開2008−83370号公報JP 2008-83370 A

本発明は以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、EL性能、LWR性能、CDU性能及びトップロス抑制性に優れるフォトレジスト組成物を提供することにある。   This invention is made | formed based on the above situations, The objective is to provide the photoresist composition excellent in EL performance, LWR performance, CDU performance, and top loss suppression property.

上記課題を解決するためになされた発明は、
[A]下記式(1)で表される構造単位(I)を有する重合体(以下、「[A]重合体」ともいう)、及び
[B]酸発生体
を含有するフォトレジスト組成物である。

Figure 2014071387
(式(1)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Rは、炭素数1〜10の1価の炭化水素基である。Rは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。複数のRは、同一でも異なっていてもよい。但し、少なくとも一つのRが、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。kは、0〜4の整数である。mは、0〜4の整数である。但し、1≦k+m≦4を満たす。) The invention made to solve the above problems is
[A] A photoresist composition containing a structural unit (I) represented by the following formula (1) (hereinafter also referred to as “[A] polymer”), and [B] a photoresist composition containing an acid generator. is there.
Figure 2014071387
(In Formula (1), R 1 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R 2 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. R 3 is Each independently a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, wherein a plurality of R 3 may be the same or different, provided that at least one R 3 is 1 to 1 carbon atom; 20 is a monovalent hydrocarbon group of 20. k is an integer of 0 to 4. m is an integer of 0 to 4. However, 1 ≦ k + m ≦ 4 is satisfied.

本発明のレジストパターン形成方法は、
(1)当該フォトレジスト組成物を用い、レジスト膜を形成する工程、
(2)上記レジスト膜を露光する工程、及び
(3)上記露光されたレジスト膜を現像する工程
を有する。
The resist pattern forming method of the present invention comprises:
(1) A step of forming a resist film using the photoresist composition;
(2) a step of exposing the resist film; and (3) a step of developing the exposed resist film.

本発明の重合体は、下記式(1)で表される構造単位(I)を有する。

Figure 2014071387
(式(1)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Rは、炭素数1〜10の1価の炭化水素基である。Rは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。複数のRは、同一でも異なっていてもよい。但し、少なくとも一つのRが、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。kは、0〜4の整数である。mは、0〜4の整数である。但し、1≦k+m≦4を満たす。) The polymer of the present invention has a structural unit (I) represented by the following formula (1).
Figure 2014071387
(In Formula (1), R 1 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R 2 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. R 3 is Each independently a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, wherein a plurality of R 3 may be the same or different, provided that at least one R 3 is 1 to 1 carbon atom; 20 is a monovalent hydrocarbon group of 20. k is an integer of 0 to 4. m is an integer of 0 to 4. However, 1 ≦ k + m ≦ 4 is satisfied.

本発明の化合物(以下、「化合物(i)」ともいう)は、下記式(i)で表される。

Figure 2014071387
(式(i)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Rは、炭素数1〜10の1価の炭化水素基である。Rは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。複数のRは、同一でも異なっていてもよい。但し、少なくとも一つのRが、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。kは、0〜4の整数である。mは、0〜4の整数である。但し、1≦k+m≦4を満たす。) The compound of the present invention (hereinafter also referred to as “compound (i)”) is represented by the following formula (i).
Figure 2014071387
(In formula (i), R 1 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R 2 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. R 3 is Each independently a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, wherein a plurality of R 3 may be the same or different, provided that at least one R 3 is 1 to 1 carbon atom; 20 is a monovalent hydrocarbon group of 20. k is an integer of 0 to 4. m is an integer of 0 to 4. However, 1 ≦ k + m ≦ 4 is satisfied.

本発明の化合物の製造方法は、
(A)下記式(a)で表される化合物の環化反応により、下記式(b)で表される化合物を得る工程、及び
(B)(A)工程で得られる下記式(b)で表される化合物と、下記式(c)で表される化合物とを反応させる工程
を有する下記式(i)で表される化合物の製造方法である。

Figure 2014071387
(式(a)、(b)、(c)及び(i)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Rは、炭素数1〜10の1価の炭化水素基である。Rは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。複数のRは、同一でも異なっていてもよい。但し、少なくとも一つのRが、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。kは、0〜4の整数である。mは、0〜4の整数である。但し、1≦k+m≦4を満たす。Yは、ハロゲン原子である。Zは、ハロゲン原子、−OH又は−OCOR’である。R’は、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。) The method for producing the compound of the present invention comprises:
(A) A step of obtaining a compound represented by the following formula (b) by a cyclization reaction of the compound represented by the following formula (a), and (B) the following formula (b) obtained in the step (A) It is a manufacturing method of the compound represented by the following formula (i) which has the process of making the compound represented and the compound represented by the following formula (c) react.
Figure 2014071387
(In the formulas (a), (b), (c) and (i), R 1 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R 2 is 1 having 1 to 10 carbon atoms. R 3 each independently represents a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and a plurality of R 3 may be the same or different. , At least one R 3 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, k is an integer of 0 to 4. m is an integer of 0 to 4, provided that 1 ≦ k + m ≦ 4 is satisfied, Y is a halogen atom, Z is a halogen atom, —OH or —OCOR ′, and R ′ is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms.)

ここで、「炭化水素基」とは、鎖状炭化水素基、脂環式炭化水素基及び芳香族炭化水素基が含まれる。この「炭化水素基」は、飽和炭化水素基でも不飽和炭化水素基でもよい。「鎖状炭化水素基」とは、環状構造を含まず、鎖状構造のみで構成された炭化水素基をいい、直鎖状炭化水素基及び分岐状炭化水素基の両方を含む。「脂環式炭化水素基」とは、環構造としては脂環構造のみを含み、芳香環構造を含まない炭化水素基をいい、単環の脂環式炭化水素基及び多環の脂環式炭化水素基の両方を含む。但し、脂環構造のみで構成されている必要はなく、その一部に鎖状構造を含んでいてもよい。「芳香族炭化水素基」とは、環構造として芳香環構造を含む炭化水素基をいう。但し、芳香環構造のみで構成されている必要はなく、その一部に鎖状構造や脂環構造を含んでいてもよい。   Here, the “hydrocarbon group” includes a chain hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, and an aromatic hydrocarbon group. The “hydrocarbon group” may be a saturated hydrocarbon group or an unsaturated hydrocarbon group. The “chain hydrocarbon group” refers to a hydrocarbon group that does not include a cyclic structure but includes only a chain structure, and includes both a linear hydrocarbon group and a branched hydrocarbon group. The term “alicyclic hydrocarbon group” refers to a hydrocarbon group that includes only an alicyclic structure as a ring structure and does not include an aromatic ring structure, and includes a monocyclic alicyclic hydrocarbon group and a polycyclic alicyclic group. Includes both hydrocarbon groups. However, it is not necessary to be composed only of the alicyclic structure, and a part thereof may include a chain structure. “Aromatic hydrocarbon group” refers to a hydrocarbon group containing an aromatic ring structure as a ring structure. However, it is not necessary to be composed only of an aromatic ring structure, and a part thereof may include a chain structure or an alicyclic structure.

本発明のフォトレジスト組成物及びレジストパターン形成方法によれば、広いELを発揮しつつ、LWR及びCDUが小さく、かつトップロスが小さいレジストパターンを形成することができる。本発明の重合体は、当該フォトレジスト組成物の重合体成分として好適に用いることができる。本発明の化合物は、当該重合体の単量体として好適に用いることができる。本発明の化合物の製造方法によれば、当該化合物を簡便かつ収率よく製造することができる。従って、これらは、今後さらに微細化が進行すると予想される半導体デバイス製造用に好適に用いることができる。   According to the photoresist composition and the resist pattern forming method of the present invention, it is possible to form a resist pattern having a small LWR and a small top loss while exhibiting a wide EL. The polymer of the present invention can be suitably used as a polymer component of the photoresist composition. The compound of the present invention can be suitably used as a monomer for the polymer. According to the method for producing a compound of the present invention, the compound can be produced simply and with good yield. Accordingly, these can be suitably used for manufacturing semiconductor devices that are expected to be further miniaturized in the future.

<フォトレジスト組成物>
当該フォトレジスト組成物は、[A]重合体及び[B]酸発生体を含有する。当該フォトレジスト組成物は、好適成分として、[C]酸拡散制御体、[D]フッ素原子含有重合体(以下、「[D]重合体」ともいう)、[E]溶媒を含有してもよく、本発明の効果を損なわない範囲において、その他の任意成分を含有してもよい。
以下、各成分について説明する。
<Photoresist composition>
The photoresist composition contains a [A] polymer and a [B] acid generator. The photoresist composition may contain [C] acid diffusion controller, [D] fluorine atom-containing polymer (hereinafter also referred to as “[D] polymer”), and [E] solvent as suitable components. In addition, other optional components may be contained as long as the effects of the present invention are not impaired.
Hereinafter, each component will be described.

<[A]重合体>
[A]重合体は、構造単位(I)を有する重合体である。当該フォトレジスト組成物は、[A]重合体が構造単位(I)を有することで、EL性能、LWR性能、CDU性能及びトップロス抑制性に優れる。
当該フォトレジスト組成物が上記構成を有することで、上記効果を奏する理由については必ずしも明確ではないが、例えば、以下のように推察することができる。すなわち、構造単位(I)におけるラクトン環は、エステル基の酸素原子に結合する炭素原子にR基が結合し、ラクトン環を構成する炭素原子に少なくとも1個の基(R)が結合し、かつ、ラクトン環の酸素原子に隣接する炭素原子に2個の水素原子が結合してメチレン基を形成しているという特定構造を有している。上記ラクトン環は、この2種の基とメチレン基とを有する構造を具備することで、アルカリ現像液に対しての開環反応性が適度に高くなると考えられる。その結果、フォトレジスト組成物の解像性等が高まり、結果として、EL性能、LWR性能及びCDU性能が向上する。また、無置換ラクトン−イル基の場合に比べると、上記開環反応性は低くなるため、未露光部のパターントップまで現像液に溶解してしまうことが抑制され、トップロスが抑制され、その結果、CDU等の性能が向上する。
<[A] polymer>
[A] The polymer is a polymer having the structural unit (I). The said photoresist composition is excellent in EL performance, LWR performance, CDU performance, and top loss suppression property because [A] polymer has structural unit (I).
The reason why the photoresist composition has the above-described configuration and exhibits the above-mentioned effects is not necessarily clear, but can be inferred as follows, for example. That is, in the lactone ring in the structural unit (I), the R 2 group is bonded to the carbon atom bonded to the oxygen atom of the ester group, and at least one group (R 3 ) is bonded to the carbon atom constituting the lactone ring. And a specific structure in which two hydrogen atoms are bonded to a carbon atom adjacent to the oxygen atom of the lactone ring to form a methylene group. It is considered that the lactone ring has a structure having these two kinds of groups and a methylene group, so that the ring-opening reactivity with respect to an alkaline developer is appropriately increased. As a result, the resolution and the like of the photoresist composition are improved, and as a result, the EL performance, LWR performance, and CDU performance are improved. In addition, since the ring-opening reactivity is lower than in the case of an unsubstituted lactone-yl group, it is suppressed from dissolving in the developer up to the pattern top of the unexposed area, and the top loss is suppressed. As a result, the performance of CDU and the like is improved.

[A]重合体は、構造単位(I)以外に、後述する下記式(2)で表される構造単位(II)、構造単位(I)以外の構造単位であってラクトン構造、環状カーボネート構造及びスルトン構造からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む構造単位(III)を有することが好ましく、また、構造単位(I)〜(III)以外のその他の構造単位を有していてもよい。[A]重合体は、上記構造単位をそれぞれ1種又は2種以上有していてもよい。
以下、各構造単位について説明する。
[A] The polymer is a structural unit other than the structural unit (I), a structural unit (II) represented by the following formula (2), and a structural unit other than the structural unit (I). And a structural unit (III) containing at least one selected from the group consisting of sultone structures, and may have other structural units other than the structural units (I) to (III). [A] The polymer may have one or more of the above structural units.
Hereinafter, each structural unit will be described.

[構造単位(I)]
構造単位(I)は、下記式(1)で表される。
[Structural unit (I)]
The structural unit (I) is represented by the following formula (1).

Figure 2014071387
Figure 2014071387

上記式(1)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Rは、炭素数1〜10の1価の炭化水素基である。Rは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。複数のRは、同一でも異なっていてもよい。但し、少なくとも一つのRが、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。kは、0〜4の整数である。mは、0〜4の整数である。但し、1≦k+m≦4を満たす。 In said formula (1), R < 1 > is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. R 2 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. R 3 is each independently a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. A plurality of R 3 may be the same or different. However, at least one R 3 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. k is an integer of 0-4. m is an integer of 0-4. However, 1 ≦ k + m ≦ 4 is satisfied.

上記Rとしては、構造単位(I)を与える単量体の共重合性の観点から、水素原子、メチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。 R 1 is preferably a hydrogen atom or a methyl group, more preferably a methyl group, from the viewpoint of copolymerization of the monomer that gives the structural unit (I).

上記Rで表される炭素数1〜10の1価の炭化水素基としては、例えば、炭素数1〜10の1価の鎖状炭化水素基、炭素数3〜10の1価の脂環式炭化水素基、炭素数6〜10の1価の芳香族炭化水素基等が挙げられる。 Examples of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms represented by R 2 include a monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms and a monovalent alicyclic ring having 3 to 10 carbon atoms. And a monovalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 10 carbon atoms.

上記1価の鎖状炭化水素基としては、例えば、
メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基等のアルキル基;
エテニル基、プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基等のアルケニル基;
エチニル基、プロピニル基、ブチニル基、ペンチニル基等のアルキニル基などが挙げられる。
Examples of the monovalent chain hydrocarbon group include:
Alkyl groups such as methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl, n-butyl, i-butyl, sec-butyl, t-butyl and n-pentyl;
Alkenyl groups such as ethenyl group, propenyl group, butenyl group, pentenyl group;
Examples thereof include alkynyl groups such as ethynyl group, propynyl group, butynyl group, and pentynyl group.

上記1価の脂環式炭化水素基としては、例えば、
シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の単環のシクロアルキル基;
シクロプロペニル基、シクロブテニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基等の単環のシクロアルケニル基;
ノルボルニル基、アダマンチル基、トリシクロデシル基等の多環のシクロアルキル基;
ノルボルネニル基、トリシクロデセニル基等の多環のシクロアルケニル基などが挙げられる。
Examples of the monovalent alicyclic hydrocarbon group include:
Monocyclic cycloalkyl groups such as cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group;
A monocyclic cycloalkenyl group such as a cyclopropenyl group, a cyclobutenyl group, a cyclopentenyl group, a cyclohexenyl group;
A polycyclic cycloalkyl group such as a norbornyl group, an adamantyl group and a tricyclodecyl group;
Examples thereof include polycyclic cycloalkenyl groups such as norbornenyl group and tricyclodecenyl group.

上記1価の芳香族炭化水素基としては、例えば、
フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等のアリール基;
ベンジル基、フェネチル基、フェニルプロピル基等のアラルキル基などが挙げられる。
Examples of the monovalent aromatic hydrocarbon group include:
Aryl groups such as phenyl group, tolyl group, xylyl group, naphthyl group;
Examples include aralkyl groups such as benzyl group, phenethyl group, and phenylpropyl group.

としては、これらの中で、上述の開環反応性をより適度に高める観点から、1価の鎖状炭化水素基が好ましく、アルキル基がより好ましく、炭素数1〜4のアルキル基がさらに好ましく、メチル基、エチル基が特に好ましい。 Among these, R 2 is preferably a monovalent chain hydrocarbon group, more preferably an alkyl group, and an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms from the viewpoint of appropriately increasing the above-described ring-opening reactivity. More preferred are methyl group and ethyl group.

上記Rで表される炭素数1〜20の1価の炭化水素基としては、例えば、炭素数1〜20の1価の鎖状炭化水素基、炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基、炭素数6〜20の1価の芳香族炭化水素基等が挙げられる。 Examples of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 3 include a monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms and a monovalent alicyclic ring having 3 to 20 carbon atoms. And a monovalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms.

上記鎖状炭化水素基、脂環式炭化水素基及び芳香族炭化水素基としては、例えば、上記Rとして例示したそれぞれの基と同様の基等が挙げられる。 Examples of the chain hydrocarbon group, alicyclic hydrocarbon group and aromatic hydrocarbon group include the same groups as the groups exemplified as R 2 above.

としては、これらの中で、上述の開環反応性をより適度に高める観点から、1価の鎖状炭化水素基が好ましく、アルキル基がより好ましく、炭素数1〜4のアルキル基がさらに好ましく、メチル基が特に好ましい。 Among these, R 3 is preferably a monovalent chain hydrocarbon group, more preferably an alkyl group, and an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms from the viewpoint of appropriately increasing the above-described ring-opening reactivity. More preferred is a methyl group.

が結合する位置としては、上述の開環反応性をより適度に高める観点、及び構造単位(I)を与える単量体の合成容易性の観点から、式(1)におけるラクトン環のカルボニル基のα位が好ましい。
が1価の炭化水素基である数としては、上述の開環容易性をより適度に高める観点から、1個〜3個が好ましく、1個又は2個がより好ましい。
As the position to which R 3 is bonded, the carbonyl of the lactone ring in formula (1) from the viewpoint of increasing the above-described ring-opening reactivity more moderately and from the viewpoint of the ease of synthesis of the monomer that gives the structural unit (I). The α position of the group is preferred.
The number of R 3 as a monovalent hydrocarbon group is preferably 1 to 3 and more preferably 1 or 2 from the viewpoint of appropriately increasing the above-described ease of ring opening.

上記kとしては、0〜2の整数が好ましく、0又は1がより好ましく、0がさらに好ましい。
上記mとしては、0〜2の整数が好ましく、0又は1がより好ましく、1がさらに好ましい。
上記k+mとしては、1〜3の整数が好ましく、1又は2がより好ましく、1がさらに好ましい。
As said k, the integer of 0-2 is preferable, 0 or 1 is more preferable, and 0 is further more preferable.
As said m, the integer of 0-2 is preferable, 0 or 1 is more preferable, and 1 is further more preferable.
As said k + m, the integer of 1-3 is preferable, 1 or 2 is more preferable, and 1 is further more preferable.

構造単位(I)としては、例えば、下記式(1−1)〜(1−17)で表される構造単位(以下、「構造単位(I−1)〜(I−17)」ともいう)等が挙げられる。   Examples of the structural unit (I) include structural units represented by the following formulas (1-1) to (1-17) (hereinafter also referred to as “structural units (I-1) to (I-17)”). Etc.

Figure 2014071387
Figure 2014071387

上記式(1−1)〜(1−17)中、Rは、上記式(1)と同義である。 In the formulas (1-1) to (1-17), R 1 has the same meaning as the formula (1).

これらの中で、構造単位(I−1)〜構造単位(I−12)が好ましく、構造単位(I−1)〜構造単位(I−5)がより好ましく、構造単位(I−1)〜(I−3)がさらに好ましい。   Among these, the structural unit (I-1) to the structural unit (I-12) are preferable, the structural unit (I-1) to the structural unit (I-5) are more preferable, and the structural unit (I-1) to (I-3) is more preferable.

構造単位(I)の含有割合の下限としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、1モル%が好ましく、10モル%がより好ましく、18モル%がさらに好ましく、25モル%が特に好ましい。構造単位(I)の含有割合の上限としては、80モル%が好ましく、75モル%がより好ましく、65モル%がさらに好ましく、55モル%が特に好ましい。上記含有割合を上記範囲とすることで、当該フォトレジスト組成物のEL性能、LWR性能、CDU性能及びトップロス抑制性を向上させることができる。上記含有割合が上記下限未満だと、上記効果が十分に発揮されない場合がある。上記含有割合が上記上限を超えると、当該フォトレジスト組成物のパターン形成性が低下する場合がある。   As a minimum of the content rate of structural unit (I), 1 mol% is preferable with respect to all the structural units which comprise a [A] polymer, 10 mol% is more preferable, 18 mol% is further more preferable, 25 mol % Is particularly preferred. As an upper limit of the content rate of structural unit (I), 80 mol% is preferable, 75 mol% is more preferable, 65 mol% is further more preferable, 55 mol% is especially preferable. By making the said content rate into the said range, EL performance, LWR performance, CDU performance, and top loss suppression property of the said photoresist composition can be improved. When the content ratio is less than the lower limit, the above effect may not be sufficiently exhibited. When the said content rate exceeds the said upper limit, the pattern formation property of the said photoresist composition may fall.

構造単位(I)を与える化合物としては、例えば、化合物(i)等が挙げられる。化合物(i)は、下記式(i)で表される。   Examples of the compound giving structural unit (I) include compound (i). Compound (i) is represented by the following formula (i).

Figure 2014071387
Figure 2014071387

上記式(i)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Rは、炭素数1〜10の1価の炭化水素基である。Rは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。複数のRは、同一でも異なっていてもよい。但し、少なくとも一つのRが、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。kは、0〜4の整数である。mは、0〜4の整数である。但し、1≦k+m≦4を満たす。 In said formula (i), R < 1 > is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. R 2 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. R 3 is each independently a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. A plurality of R 3 may be the same or different. However, at least one R 3 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. k is an integer of 0-4. m is an integer of 0-4. However, 1 ≦ k + m ≦ 4 is satisfied.

化合物(i)としては、例えば、下記式(i1)〜(i17)で表される化合物(以下、「化合物(i1)〜(i17)」ともいう)等が挙げられる。   Examples of the compound (i) include compounds represented by the following formulas (i1) to (i17) (hereinafter also referred to as “compounds (i1) to (i17)”).

Figure 2014071387
Figure 2014071387

上記式(i1)〜(i17)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。 In the above formulas (i1) to (i17), R 1 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.

これらの中で、化合物(i1)〜(i12)が好ましく、化合物(i1)〜(i5)がより好ましく、化合物(i1)〜(i3)がさらに好ましい。   Among these, the compounds (i1) to (i12) are preferable, the compounds (i1) to (i5) are more preferable, and the compounds (i1) to (i3) are more preferable.

[A]重合体は、後述するように、上記構造単位(I)を与える単量体の他、必要に応じて他の構造単位を与える単量体と共にラジカル重合等させることで得られる。上記構造単位(I)を与える化合物(i)の製造方法は例えば以下の通りであり、
(A)下記式(a)で表される化合物の環化反応により、下記式(b)で表される化合物を得る工程、及び
(B)(A)工程で得られる下記式(b)で表される化合物と、下記式(c)で表される化合物とを反応させる工程
を有する。
この製造方法によれば、下記式(a)で表される化合物から、下記スキームに従い、化合物(i)を簡便かつ収率よく製造することができる。
[A] As described later, the polymer [A] can be obtained by radical polymerization or the like together with a monomer that gives the structural unit (I) and a monomer that gives another structural unit as necessary. The production method of the compound (i) giving the structural unit (I) is, for example, as follows:
(A) A step of obtaining a compound represented by the following formula (b) by a cyclization reaction of the compound represented by the following formula (a), and (B) the following formula (b) obtained in the step (A) And a step of reacting the compound represented by the following formula (c).
According to this production method, compound (i) can be produced easily and with high yield from the compound represented by the following formula (a) according to the following scheme.

Figure 2014071387
Figure 2014071387

上記スキーム中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Rは、炭素数1〜10の1価の炭化水素基である。Rは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。複数のRは、同一でも異なっていてもよい。但し、少なくとも一つのRが、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。kは、0〜4の整数である。mは、0〜4の整数である。但し、1≦k+m≦4を満たす。Yは、ハロゲン原子である。Zは、ハロゲン原子、−OH又は−OCOR’である。R’は、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。 In the above scheme, R 1 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R 2 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. R 3 is each independently a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. A plurality of R 3 may be the same or different. However, at least one R 3 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. k is an integer of 0-4. m is an integer of 0-4. However, 1 ≦ k + m ≦ 4 is satisfied. Y is a halogen atom. Z is a halogen atom, —OH or —OCOR ′. R ′ is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms.

上記式(a)で表されるハロケトン化合物を、金属亜鉛存在下、テトラヒドロフラン等の溶媒中で環化反応させることにより、上記式(b)で表されるヒドロキシラクトン化合物が得られる。次いで、この得られたヒドロキシラクトン化合物と、上記式(c)で表される(メタ)アクリル酸ハロゲン化物等とを、トリエチルアミン等の塩基存在下、アセトニトリル等の溶媒中で反応させることにより、化合物(i)が生成する。この反応液を濃縮後、分液操作、蒸留、再結晶、カラムクロマトグラフィーなど適切に処理することにより、化合物(i)を単離することができる。   The hydroxylactone compound represented by the above formula (b) is obtained by cyclizing the haloketone compound represented by the above formula (a) in a solvent such as tetrahydrofuran in the presence of metallic zinc. Next, the obtained hydroxylactone compound is reacted with a (meth) acrylic acid halide represented by the above formula (c) in a solvent such as acetonitrile in the presence of a base such as triethylamine. (I) is generated. After concentrating the reaction solution, compound (i) can be isolated by appropriate treatment such as liquid separation operation, distillation, recrystallization, column chromatography and the like.

上記Yで表されるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。これらの中で、反応収率を高める観点から、塩素原子、臭素原子が好ましく、臭素原子がより好ましい。   Examples of the halogen atom represented by Y include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom. Among these, from the viewpoint of increasing the reaction yield, a chlorine atom and a bromine atom are preferable, and a bromine atom is more preferable.

[構造単位(II)]
構造単位(II)は、下記式(2)で表される構造単位である。構造単位(II)の−CRで表される基は、酸解離性基である。「酸解離性基」とは、カルボキシ基の水素原子を置換する基であって、酸の作用により解離する基をいう。当該フォトレジスト組成物は、[A]重合体が構造単位(II)を有することで、感度及び解像性を向上し、結果として、EL性能、LWR性能、CDU性能及びトップロス抑制性を向上させることができる。
[Structural unit (II)]
The structural unit (II) is a structural unit represented by the following formula (2). The group represented by —CR 5 R 6 R 7 in the structural unit (II) is an acid dissociable group. The “acid-dissociable group” refers to a group that substitutes a hydrogen atom of a carboxy group and is dissociated by the action of an acid. In the photoresist composition, the [A] polymer has the structural unit (II), thereby improving sensitivity and resolution, and as a result, improving EL performance, LWR performance, CDU performance, and top loss suppression. Can be made.

Figure 2014071387
Figure 2014071387

上記式(2)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Rは、炭素数1〜10の1価の鎖状炭化水素基又は炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基である。R及びRは、それぞれ独立して、炭素数1〜10の1価の鎖状炭化水素基若しくは炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基であるか、又はこれらの基が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される炭素数3〜20の脂環構造を表す。 In the formula (2), R 4 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R 5 is a monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms or a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms. R 6 and R 7 are each independently a monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms or a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, or these groups. Represents an alicyclic structure having 3 to 20 carbon atoms that is configured together with the carbon atoms to which they are bonded to each other.

上記Rとしては、構造単位(II)を与える単量体の共重合性の観点から、水素原子、メチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。 R 4 is preferably a hydrogen atom or a methyl group, and more preferably a methyl group, from the viewpoint of copolymerization of the monomer that gives the structural unit (II).

上記R、R及びRで表される炭素数1〜10の1価の鎖状炭化水素基としては、例えば、
メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基等のアルキル基;
エテニル基、プロペニル基、ブテニル基等のアルケニル基;
エチニル基、プロピニル基、ブチニル基等のアルキニル基等が挙げられる。
Examples of the monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms represented by R 5 , R 6 and R 7 include, for example,
Alkyl groups such as methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group;
An alkenyl group such as an ethenyl group, a propenyl group, a butenyl group;
Examples thereof include alkynyl groups such as ethynyl group, propynyl group, and butynyl group.

上記R、R及びRで表される炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基としては、例えば、
シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の単環のシクロアルキル基;
シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基等の単環のシクロアルケニル基;
ノルボルニル基、アダマンチル基、トリシクロデシル基等の多環のシクロアルキル基;
ノルボルネニル基、トリシクロデセニル基等の多環のシクロアルケニル基等が挙げられる。
Examples of the monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms represented by R 4 , R 5 and R 6 include, for example,
Monocyclic cycloalkyl groups such as a cyclopentyl group and a cyclohexyl group;
A monocyclic cycloalkenyl group such as a cyclopentenyl group and a cyclohexenyl group;
A polycyclic cycloalkyl group such as a norbornyl group, an adamantyl group and a tricyclodecyl group;
And polycyclic cycloalkenyl groups such as a norbornenyl group and a tricyclodecenyl group.

上記これらの基が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成され表す炭素数3〜20の脂環構造としては、例えば、
シクロプロパン構造、シクロブタン構造、シクロペンタン構造、シクロヘキサン構造、シクロヘプタン構造、シクロオクタン構造等の単環のシクロアルカン構造;
ノルボルナン構造、アダマンタン構造、トリシクロデカン構造、テトラシクロドデカン構造等の多環のシクロアルカン構造等が挙げられる。
Examples of the alicyclic structure having 3 to 20 carbon atoms constituted and represented together with the carbon atom to which these groups are combined with each other include, for example,
Monocyclic cycloalkane structures such as cyclopropane structure, cyclobutane structure, cyclopentane structure, cyclohexane structure, cycloheptane structure, cyclooctane structure;
Examples thereof include polycyclic cycloalkane structures such as a norbornane structure, an adamantane structure, a tricyclodecane structure, and a tetracyclododecane structure.

構造単位(II)としては、下記式(2−1)〜(2−4)で表される構造単位(以下、「構造単位(II−1)〜(II−4)」ともいう)が好ましい。   As the structural unit (II), structural units represented by the following formulas (2-1) to (2-4) (hereinafter also referred to as “structural units (II-1) to (II-4)”) are preferable. .

Figure 2014071387
Figure 2014071387

上記式(2−1)〜(2−4)中、R〜Rは、上記式(2)と同義である。i及びjは、それぞれ独立して、1〜4の整数である。 In the above formulas (2-1) to (2-4), R 4 to R 9 have the same meaning as the above formula (2). i and j are each independently an integer of 1 to 4.

構造単位(II−1)〜(II−4)としては、例えば、下記式で表される構造単位等が挙げられる。   Examples of the structural units (II-1) to (II-4) include structural units represented by the following formulas.

Figure 2014071387
Figure 2014071387

Figure 2014071387
Figure 2014071387

上記式中、Rは、上記式(2)と同義である。 In said formula, R < 4 > is synonymous with the said Formula (2).

構造単位(II)としては、1−アルキル−1−シクロペンチル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、2−アルキル−2−アダマンチル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、2−(アダマンタン−1−イル)プロパン−2−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、2−シクロヘキシルプロパン−2−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位が好ましい。   As structural unit (II), structural unit derived from 1-alkyl-1-cyclopentyl (meth) acrylate, structural unit derived from 2-alkyl-2-adamantyl (meth) acrylate, 2- (adamantan-1-yl ) A structural unit derived from propan-2-yl (meth) acrylate and a structural unit derived from 2-cyclohexylpropan-2-yl (meth) acrylate are preferred.

構造単位(II)の含有割合としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、10モル%〜80モル%が好ましく、20モル%〜70モル%がより好ましく、25モル%〜60モル%がさらに好ましい。上記含有割合を上記範囲とすることで、当該フォトレジスト組成物の感度及び解像性がより向上し、結果として、EL性能、LWR性能、CDU性能及びトップロス抑制性が向上する。上記含有割合が上記下限未満だと、当該フォトレジスト組成物のパターン形成性が低下する場合がある。上記含有割合が上記上限を超えると、レジストパターンの基板への密着性が低下する場合がある。   As a content rate of structural unit (II), 10 mol%-80 mol% are preferable with respect to all the structural units which comprise a [A] polymer, 20 mol%-70 mol% are more preferable, 25 mol% -60 mol% is more preferable. By making the said content rate into the said range, the sensitivity and resolution of the said photoresist composition improve more, and as a result, EL performance, LWR performance, CDU performance, and top loss suppression property improve. When the said content rate is less than the said minimum, the pattern formation property of the said photoresist composition may fall. When the said content rate exceeds the said upper limit, the adhesiveness to the board | substrate of a resist pattern may fall.

[構造単位(III)]
構造単位(III)は、構造単位(I)以外の構造単位であってラクトン構造、環状カーボネート構造及びスルトン構造からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む構造単位である。[A]重合体は、構造単位(I)に加えて、構造単位(III)をさらに有することで、現像液への溶解性をさらに調整することができ、その結果、当該フォトレジスト組成物のEL性能、LWR性能、CDU性能及びトップロス抑制性を向上させることができる。また、当該フォトレジスト組成物から形成されるレジストパターンと基板との密着性を向上させることができる。
[Structural unit (III)]
The structural unit (III) is a structural unit other than the structural unit (I) and includes at least one selected from the group consisting of a lactone structure, a cyclic carbonate structure, and a sultone structure. [A] The polymer further includes the structural unit (III) in addition to the structural unit (I), so that the solubility in the developer can be further adjusted. EL performance, LWR performance, CDU performance, and top loss suppression can be improved. Moreover, the adhesiveness of the resist pattern formed from the said photoresist composition and a board | substrate can be improved.

構造単位(III)としては、例えば、下記式で表される構造単位等が挙げられる。   Examples of the structural unit (III) include a structural unit represented by the following formula.

Figure 2014071387
Figure 2014071387

Figure 2014071387
Figure 2014071387

Figure 2014071387
Figure 2014071387

上記式中、RL1は、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。 In the above formula, R L1 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.

構造単位(III)としては、これらの中で、ノルボルナンラクトン構造を含む構造単位、γ−ブチロラクトン構造を含む構造単位、エチレンカーボネート構造を含む構造単位、ノルボルナンスルトン構造を含む構造単位が好ましく、ノルボルナンラクトン−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、シアノ置換ノルボルナンラクトン−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、γ−ブチロラクトン−イル−1,1−シクロヘキサンジイル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、1,4−ジメチル−γ−ブチロラクトン−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、1,2−ジメチル−γ−ブチロラクトン−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、γ−ブチロラクトン−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、エチレンカーボネート−イルメチル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、ノルボルナンスルトン−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、ノルボルナンスルトン−イルオキシカルボニルメチル(メタ)アクリレートに由来する構造単位がより好ましい。   Among these, the structural unit (III) is preferably a structural unit containing a norbornane lactone structure, a structural unit containing a γ-butyrolactone structure, a structural unit containing an ethylene carbonate structure, or a structural unit containing a norbornane sultone structure. A structural unit derived from yl (meth) acrylate, a structural unit derived from cyano-substituted norbornanelactone-yl (meth) acrylate, a structural unit derived from γ-butyrolactone-yl-1,1-cyclohexanediyl (meth) acrylate, Structural unit derived from 1,4-dimethyl-γ-butyrolactone-yl (meth) acrylate, structural unit derived from 1,2-dimethyl-γ-butyrolactone-yl (meth) acrylate, γ-butyrolactone-yl (meth) Structural unit derived from acrylate More preferred are structural units derived from ethylene carbonate-ylmethyl (meth) acrylate, structural units derived from norbornane sultone-yl (meth) acrylate, and structural units derived from norbornane sultone-yloxycarbonylmethyl (meth) acrylate.

構造単位(III)の含有割合としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、0モル%〜70モル%が好ましく、15モル%〜65モル%がより好ましく、25モル%〜55モル%がさらに好ましい。上記含有割合を上記範囲とすることで、当該フォトレジスト組成物から形成されるレジストパターンの基板への密着性をより向上させることができる。上記含有割合が上記下限未満だと、当該フォトレジスト組成物から形成されるレジストパターンの基板への密着性が低下する場合がある。上記含有割合が上記上限を超えると、当該フォトレジスト組成物のパターン形成性が低下する場合がある。   As a content rate of structural unit (III), 0 mol%-70 mol% are preferable with respect to all the structural units which comprise a [A] polymer, 15 mol%-65 mol% are more preferable, 25 mol% More preferred is ˜55 mol%. By making the said content rate into the said range, the adhesiveness to the board | substrate of the resist pattern formed from the said photoresist composition can be improved more. When the said content rate is less than the said minimum, the adhesiveness to the board | substrate of the resist pattern formed from the said photoresist composition may fall. When the said content rate exceeds the said upper limit, the pattern formation property of the said photoresist composition may fall.

[その他の構造単位]
[A]重合体は、上記構造単位(I)〜(III)以外のその他の構造単位を有していてもよい。その他の構造単位としては、例えば、ヒドロキシ基を含む構造単位等が挙げられる。
[Other structural units]
[A] The polymer may have other structural units other than the structural units (I) to (III). Examples of other structural units include structural units containing a hydroxy group.

上記ヒドロキシ基を含む構造単位としては、例えば、下記式で表される構造単位等が挙げられる。   Examples of the structural unit containing a hydroxy group include a structural unit represented by the following formula.

Figure 2014071387
Figure 2014071387

上記式中、Rは水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。 In the above formula, R B is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.

上記ヒドロキシ基を含む構造単位の含有割合としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、30モル%以下が好ましく、20モル%以下が好ましく、3モル%〜15モル%がさらに好ましい。上記含有割合が上記上限を超えると、当該フォトレジスト組成物のパターン形成性が低下する場合がある。   As a content rate of the structural unit containing the said hydroxyl group, 30 mol% or less is preferable with respect to all the structural units which comprise a [A] polymer, 20 mol% or less is preferable, and 3 mol%-15 mol% are preferable. Further preferred. When the said content rate exceeds the said upper limit, the pattern formation property of the said photoresist composition may fall.

[A]重合体は、上記構造単位以外にもその他の構造単位を有してもよい。上記その他の構造単位の含有割合としては、20モル%以下が好ましく、10モル%以下がより好ましい。   [A] The polymer may have other structural units in addition to the above structural units. As a content rate of the said other structural unit, 20 mol% or less is preferable and 10 mol% or less is more preferable.

[A]重合体の含有量としては、当該フォトレジスト組成物の全固形分中、70質量%以上が好ましく、80質量%以上がより好ましく、85質量%以上がさらに好ましい。   [A] The content of the polymer is preferably 70% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, and still more preferably 85% by mass or more in the total solid content of the photoresist composition.

<[A]重合体の合成方法>
[A]重合体は、例えば、各構造単位を与える単量体を、ラジカル重合開始剤等を用い、適当な溶媒中で重合することにより合成できる。
<[A] Polymer Synthesis Method>
[A] The polymer can be synthesized, for example, by polymerizing a monomer giving each structural unit in a suitable solvent using a radical polymerization initiator or the like.

上記ラジカル重合開始剤としては、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−シクロプロピルプロピオニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、ジメチル2,2’−アゾビスイソブチレート等のアゾ系ラジカル開始剤;ベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド等の過酸化物系ラジカル開始剤等が挙げられる。これらの中で、AIBN、ジメチル2,2’−アゾビスイソブチレートが好ましく、AIBNがより好ましい。これらのラジカル開始剤は1種単独で又は2種以上を混合して用いることができる。   Examples of the radical polymerization initiator include azobisisobutyronitrile (AIBN), 2,2′-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2′-azobis (2-cyclopropylpropylene). Pionitrile), azo radical initiators such as 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), dimethyl 2,2′-azobisisobutyrate; benzoyl peroxide, t-butyl hydroperoxide, And peroxide radical initiators such as cumene hydroperoxide. Of these, AIBN and dimethyl 2,2'-azobisisobutyrate are preferred, and AIBN is more preferred. These radical initiators can be used alone or in combination of two or more.

上記重合に使用される溶媒としては、例えば
n−ペンタン、n−ヘキサン、n−ヘプタン、n−オクタン、n−ノナン、n−デカン等のアルカン類;
シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、デカリン、ノルボルナン等のシクロアルカン類;
ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、クメン等の芳香族炭化水素類;
クロロブタン類、ブロモヘキサン類、ジクロロエタン類、ヘキサメチレンジブロミド、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類;
酢酸エチル、酢酸n−ブチル、酢酸i−ブチル、プロピオン酸メチル等の飽和カルボン酸エステル類;
アセトン、ブタノン、4−メチル−2−ペンタノン、2−ヘプタノン等のケトン類;
テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン類、ジエトキシエタン類等のエーテル類;
メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、4−メチル−2−ペンタノール等のアルコール類等が挙げられる。これらの重合に使用される溶媒は、1種単独で又は2種以上を併用してもよい。
Examples of the solvent used for the polymerization include alkanes such as n-pentane, n-hexane, n-heptane, n-octane, n-nonane, and n-decane;
Cycloalkanes such as cyclohexane, cycloheptane, cyclooctane, decalin, norbornane;
Aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, cumene;
Halogenated hydrocarbons such as chlorobutanes, bromohexanes, dichloroethanes, hexamethylene dibromide, chlorobenzene;
Saturated carboxylic acid esters such as ethyl acetate, n-butyl acetate, i-butyl acetate and methyl propionate;
Ketones such as acetone, butanone, 4-methyl-2-pentanone, 2-heptanone;
Ethers such as tetrahydrofuran, dimethoxyethanes, diethoxyethanes;
Examples include alcohols such as methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, and 4-methyl-2-pentanol. The solvent used for these polymerizations may be used alone or in combination of two or more.

上記重合における反応温度としては、通常40℃〜150℃、50℃〜120℃が好ましい。反応時間としては、通常1時間〜48時間、1時間〜24時間が好ましい。   As reaction temperature in the said superposition | polymerization, 40 to 150 degreeC and 50 to 120 degreeC are preferable normally. The reaction time is usually preferably 1 hour to 48 hours and 1 hour to 24 hours.

[A]重合体のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)は特に限定されないが、1,000以上50,000以下が好ましく、2,000以上30,000以下がより好ましく、3,000以上20,000以下がさらに好ましく、5,000以上15,000が特に好ましい。[A]重合体のMwを上記範囲とすることで、当該フォトレジスト組成物の塗布性及び現像欠陥抑制性が向上する。[A]重合体のMwが上記下限未満だと、十分な耐熱性を有するレジスト膜が得られない場合がある。[A]重合体のMwが上記上限を超えると、レジスト膜の現像性が低下する場合がある。   [A] The weight average molecular weight (Mw) in terms of polystyrene by gel permeation chromatography (GPC) of the polymer is not particularly limited, but is preferably 1,000 or more and 50,000 or less, more preferably 2,000 or more and 30,000 or less. Preferably, 3,000 or more and 20,000 or less are more preferable, and 5,000 or more and 15,000 are particularly preferable. [A] By making Mw of a polymer into the said range, the applicability | paintability and development defect inhibitory property of the said photoresist composition improve. [A] If the Mw of the polymer is less than the lower limit, a resist film having sufficient heat resistance may not be obtained. [A] If the Mw of the polymer exceeds the above upper limit, the developability of the resist film may deteriorate.

[A]重合体のGPCによるポリスチレン換算数平均分子量(Mn)に対するMwの比(Mw/Mn)は、通常、1以上5以下であり、1以上3以下が好ましく、1以上2以下がさらに好ましい。   [A] The ratio (Mw / Mn) of Mw to the number average molecular weight (Mn) in terms of polystyrene by GPC of the polymer is usually from 1 to 5, preferably from 1 to 3, more preferably from 1 to 2. .

本明細書における重合体のMw及びMnは、以下の条件によるゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて測定される値である。
GPCカラム:G2000HXL 2本、G3000HXL 1本、G4000HXL 1本(以上、東ソー製)
カラム温度:40℃
溶出溶媒:テトラヒドロフラン(和光純薬工業製)
流速:1.0mL/分
試料濃度:1.0質量%
試料注入量:100μL
検出器:示差屈折計
標準物質:単分散ポリスチレン
Mw and Mn of the polymer in this specification are values measured using gel permeation chromatography (GPC) under the following conditions.
GPC column: 2 G2000HXL, 1 G3000HXL, 1 G4000HXL (above, manufactured by Tosoh)
Column temperature: 40 ° C
Elution solvent: Tetrahydrofuran (Wako Pure Chemical Industries)
Flow rate: 1.0 mL / min Sample concentration: 1.0% by mass
Sample injection volume: 100 μL
Detector: Differential refractometer Standard material: Monodisperse polystyrene

<[B]酸発生体>
[B]酸発生体は、露光により酸を発生する物質である。この発生した酸により[A]重合体等が有する酸解離性基が解離してカルボキシ基等が生じ、[A]重合体の有機溶媒を含有する現像液への溶解性が低下するため、当該フォトレジスト組成物から、ネガ型のレジストパターンを形成することができる、当該フォトレジスト組成物における[B]酸発生体の含有形態としては、後述するような低分子化合物の形態(以下、適宜「[B]酸発生剤」ともいう)でも、重合体の一部として組み込まれた酸発生基の形態でも、これらの両方の形態でもよい。
<[B] Acid generator>
[B] The acid generator is a substance that generates an acid upon exposure. Since the acid-dissociable group of the [A] polymer or the like is dissociated by the generated acid to generate a carboxy group or the like, and the solubility of the [A] polymer in the developer containing the organic solvent is reduced, A negative resist pattern can be formed from the photoresist composition. The content of the [B] acid generator in the photoresist composition is, for example, a low molecular compound form (hereinafter referred to as “ [B] also referred to as “acid generator”), in the form of acid generating groups incorporated as part of the polymer, or in both forms.

[B]酸発生剤としては、例えば、オニウム塩化合物、N−スルホニルオキシイミド化合物、ハロゲン含有化合物、ジアゾケトン化合物等が挙げられる。   [B] Examples of the acid generator include onium salt compounds, N-sulfonyloxyimide compounds, halogen-containing compounds, and diazoketone compounds.

オニウム塩化合物としては、例えば、スルホニウム塩、テトラヒドロチオフェニウム塩、ヨードニウム塩、ホスホニウム塩、ジアゾニウム塩、ピリジニウム塩等が挙げられる。   Examples of the onium salt compounds include sulfonium salts, tetrahydrothiophenium salts, iodonium salts, phosphonium salts, diazonium salts, pyridinium salts, and the like.

スルホニウム塩としては、例えばトリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、トリフェニルスルホニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、トリフェニルスルホニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1−ジフルオロエタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムカンファースルホネート、4−シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、4−シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、4−シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、4−シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウムカンファースルホネート、4−メタンスルホニルフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−メタンスルホニルフェニルジフェニルスルホニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、4−メタンスルホニルフェニルジフェニルスルホニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、4−メタンスルホニルフェニルジフェニルスルホニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、4−メタンスルホニルフェニルジフェニルスルホニウムカンファースルホネート、トリフェニルホスホニウム1,1,2,2−テトラフルオロ−6−(1−アダマンタンカルボニロキシ)−ヘキサン−1−スルホネート等が挙げられる。   Examples of the sulfonium salt include triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, triphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate, triphenylsulfonium perfluoro-n-octanesulfonate, triphenylsulfonium 2-bicyclo [2.2.1] hept- 2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, triphenylsulfonium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1-difluoroethanesulfonate, triphenylsulfonium camphorsulfonate, 4 -Cyclohexylphenyldiphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 4-cyclohexylphenyldiphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate, 4-cyclohexyl Phenyldiphenylsulfonium perfluoro-n-octanesulfonate, 4-cyclohexylphenyldiphenylsulfonium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, 4-cyclohexylphenyl Diphenylsulfonium camphorsulfonate, 4-methanesulfonylphenyldiphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 4-methanesulfonylphenyldiphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate, 4-methanesulfonylphenyldiphenylsulfonium perfluoro-n-octanesulfonate, 4-methanesulfonyl Phenyldiphenylsulfonium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafur B ethanesulfonate, 4-methanesulfonyl-phenyl camphorsulfonate, triphenylphosphonium 1,1,2,2-Fluoro-6- (1-adamantanecarbonyloxy) - hexane-1-sulfonate, and the like.

テトラヒドロチオフェニウム塩としては、例えば1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムカンファースルホネート、1−(6−n−ブトキシナフタレン−2−イル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−(6−n−ブトキシナフタレン−2−イル)テトラヒドロチオフェニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、1−(6−n−ブトキシナフタレン−2−イル)テトラヒドロチオフェニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、1−(6−n−ブトキシナフタレン−2−イル)テトラヒドロチオフェニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、1−(6−n−ブトキシナフタレン−2−イル)テトラヒドロチオフェニウムカンファースルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムカンファースルホネート等が挙げられる。   Examples of the tetrahydrothiophenium salt include 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium nona. Fluoro-n-butanesulfonate, 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium perfluoro-n-octanesulfonate, 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophene Ni-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium camphorsulfonate , 1- (6-n-butoxynaphthalen-2-yl) Torahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- (6-n-butoxynaphthalen-2-yl) tetrahydrothiophenium nonafluoro-n-butanesulfonate, 1- (6-n-butoxynaphthalen-2-yl) tetrahydro Thiophenium perfluoro-n-octanesulfonate, 1- (6-n-butoxynaphthalen-2-yl) tetrahydrothiophenium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2 , 2-tetrafluoroethanesulfonate, 1- (6-n-butoxynaphthalen-2-yl) tetrahydrothiophenium camphorsulfonate, 1- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate , 1- (3,5-dimethyl-4 Hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium nonafluoro-n-butanesulfonate, 1- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium perfluoro-n-octanesulfonate, 1- (3,5-dimethyl- 4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, 1- (3,5-dimethyl-4-hydroxy Phenyl) tetrahydrothiophenium camphorsulfonate and the like.

ヨードニウム塩としては、例えばジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、ジフェニルヨードニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムカンファースルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムカンファースルホネート等が挙げられる。   Examples of the iodonium salt include diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, diphenyliodonium nonafluoro-n-butanesulfonate, diphenyliodonium perfluoro-n-octanesulfonate, diphenyliodonium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl- 1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, diphenyliodonium camphorsulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium nonafluoro-n-butanesulfonate, Bis (4-t-butylphenyl) iodonium perfluoro-n-octanesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium 2-bicyclo [2.2 1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, bis (4-t- butylphenyl) iodonium camphorsulfonate, and the like.

N−スルホニルオキシイミド化合物としては、例えばN−(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(ノナフルオロ−n−ブタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(パーフルオロ−n−オクタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(2−(3−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル)−1,1−ジフルオロエタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(カンファースルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド等を挙げることができる。 Examples of the N-sulfonyloxyimide compound include N- (trifluoromethanesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (nonafluoro-n-butanesulfonyloxy). ) Bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (perfluoro-n-octanesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2 , 3-dicarboximide, N- (2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept- 5-ene-2,3-dicarboximide, N- (2- (3- tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10] dodecanyl) -1,1-difluoro-ethanone Sulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (camphorsulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3 -Dicarboximide etc. can be mentioned.

[B]酸発生剤としては、下記式(3)で表される酸発生剤が好ましい。[B]酸発生剤が下記構造を有することで、[A]重合体の構造単位(I)との相互作用等により、露光により発生する酸のレジスト膜中の拡散長がより適度に短くなると考えられ、その結果、当該フォトレジスト組成物のEL性能、LWR性能、CDU性能及びトップロス抑制性を向上させることができる。   [B] The acid generator is preferably an acid generator represented by the following formula (3). [B] When the acid generator has the following structure, the diffusion length of the acid generated by exposure in the resist film is appropriately shortened by the interaction with the structural unit (I) of the polymer [A]. As a result, the EL performance, LWR performance, CDU performance, and top loss suppression of the photoresist composition can be improved.

Figure 2014071387
Figure 2014071387

上記式(3)中、Rは、環員数7以上の脂環構造を含む1価の基又は環員数7以上の脂肪族複素環構造を含む1価の基である。Rは、炭素数1〜10のフッ素化アルカンジイル基である。Xは、1価の光分解性オニウムカチオンである。 In the above formula (3), R 8 is a monovalent group containing an alicyclic structure having 7 or more ring members or a monovalent group containing an aliphatic heterocyclic structure having 7 or more ring members. R 9 is a fluorinated alkanediyl group having 1 to 10 carbon atoms. X + is a monovalent photodegradable onium cation.

における「環員数」とは、脂環構造及び脂肪族複素環構造の環を構成する原子数をいい、多環の脂環構造及び多環の脂肪族複素環構造の場合は、この多環を構成する原子数をいう。 The “number of ring members” in R 8 means the number of atoms constituting the ring of the alicyclic structure and the aliphatic heterocyclic structure. In the case of the polycyclic alicyclic structure and the polycyclic aliphatic heterocyclic structure, The number of atoms that make up the ring.

上記Rで表される環員数7以上の脂環構造を含む1価の基としては、例えば、
シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロデシル基、シクロドデシル基等の単環のシクロアルキル基;
シクロオクテニル基、シクロデセニル基等の単環のシクロアルケニル基;
ノルボルニル基、アダマンチル基、トリシクロデシル基、テトラシクロドデシル基等の多環のシクロアルキル基;
ノルボルネニル基、トリシクロデセニル基等の多環のシクロアルケニル基等が挙げられる。
Examples of the monovalent group containing an alicyclic structure having 7 or more ring members represented by R 8 include:
A monocyclic cycloalkyl group such as a cyclooctyl group, a cyclononyl group, a cyclodecyl group, a cyclododecyl group;
A monocyclic cycloalkenyl group such as a cyclooctenyl group and a cyclodecenyl group;
A polycyclic cycloalkyl group such as a norbornyl group, an adamantyl group, a tricyclodecyl group, a tetracyclododecyl group;
And polycyclic cycloalkenyl groups such as a norbornenyl group and a tricyclodecenyl group.

上記Rで表される環員数7以上の脂肪族複素環構造を含む1価の基としては、例えば、
ノルボルナンラクトン−イル基等のラクトン構造を含む基;
ノルボルナンスルトン−イル基等のスルトン構造を含む基;
オキサシクロヘプチル基、オキサノルボルニル基等の酸素原子含有複素環基;
アザシクロヘプチル基、ジアザビシクロオクタン−イル基等の窒素原子含有複素環基;
チアシクロヘプチル基、チアノルボルニル基等のイオウ原子含有複素環基等が挙げられる。
Examples of the monovalent group containing an aliphatic heterocyclic structure having 7 or more ring members represented by R 8 include:
A group containing a lactone structure such as a norbornanelactone-yl group;
A group containing a sultone structure such as a norbornane sultone-yl group;
An oxygen atom-containing heterocyclic group such as an oxacycloheptyl group and an oxanorbornyl group;
Nitrogen atom-containing heterocyclic groups such as azacycloheptyl group and diazabicyclooctane-yl group;
And sulfur atom-containing heterocyclic groups such as a thiacycloheptyl group and a thianorbornyl group.

で表される基の環員数しては、上述の酸の拡散長がさらに適度になる観点から、8以上が好ましく、9〜15がより好ましく、10〜13がさらに好ましい。 The number of ring members of the group represented by R 8 is preferably 8 or more, more preferably 9 to 15 and even more preferably 10 to 13 from the viewpoint that the diffusion length of the acid described above becomes more appropriate.

としては、これらの中で、環員数9以上の脂環構造を含む1価の基、環員数9以上の脂肪族複素環構造を含む1価の基が好ましく、アダマンチル基、ヒドロキシアダマンチル基、ノルボルナンラクトン−イル基、5−オキソ−4−オキサトリシクロ[4.3.1.13,8]ウンデカン−イル基がより好ましく、アダマンチル基がさらに好ましい。 R 8 is preferably a monovalent group containing an alicyclic structure having 9 or more ring members, or a monovalent group containing an aliphatic heterocyclic structure having 9 or more ring members, such as an adamantyl group or a hydroxyadamantyl group. , A norbornanelactone-yl group, and a 5-oxo-4-oxatricyclo [4.3.1.1 3,8 ] undecan-yl group are more preferable, and an adamantyl group is more preferable.

上記Rで表される炭素数1〜10のフッ素化アルカンジイル基としては、例えば、メタンジイル基、エタンジイル基、プロパンジイル基等の炭素数1〜10のアルカンジイル基が有する水素原子の1個以上をフッ素原子で置換した基等が挙げられる。
これらの中で、SO 基に隣接する炭素原子にフッ素原子が結合しているフッ素化アルカンジイル基が好ましく、SO 基に隣接する炭素原子に2個のフッ素原子が結合しているフッ素化アルカンジイル基がより好ましく、1,1−ジフルオロメタンジイル基、1,1−ジフルオロエタンジイル基、1,1,3,3,3−ペンタフルオロ−1,2−プロパンジイル基、1,1,2,2−テトラフルオロエタンジイル基、1,1,2,2−テトラフルオロブタンジイル基、1,1,2,2−テトラフルオロヘキサンジイル基がさらに好ましい。
Examples of the fluorinated alkanediyl group having 1 to 10 carbon atoms represented by R 9 include one hydrogen atom of an alkanediyl group having 1 to 10 carbon atoms such as a methanediyl group, an ethanediyl group, and a propanediyl group. Examples include groups in which the above is substituted with a fluorine atom.
Among these, SO 3 - fluorinated alkane diyl group which has a fluorine atom to carbon atom is bonded to adjacent groups are preferred, SO 3 - 2 fluorine atoms to the carbon atom adjacent to the group is attached More preferred are fluorinated alkanediyl groups, 1,1-difluoromethanediyl group, 1,1-difluoroethanediyl group, 1,1,3,3,3-pentafluoro-1,2-propanediyl group, 1,1 1,2,2-tetrafluoroethanediyl group, 1,1,2,2-tetrafluorobutanediyl group, and 1,1,2,2-tetrafluorohexanediyl group are more preferable.

上記Xで表される1価の光分解性オニウムカチオンは、露光光の照射により分解するカチオンである。露光部では、この光分解性オニウムカチオンの分解により生成するプロトンと、スルホネートアニオンとからスルホン酸を生じる。上記Xで表される1価の光分解性オニウムカチオンとしては、例えば、S、I、O、N、P、Cl、Br、F、As、Se、Sn、Sb、Te、Bi等の元素を含む放射線分解性オニウムカチオンが挙げられる。元素としてS(イオウ)を含むカチオンとしては、例えば、スルホニウムカチオン、テトラヒドロチオフェニウムカチオン等が挙げられ、元素としてI(ヨウ素)を含むカチオンとしては、ヨードニウムカチオン等が挙げられる。これらの中で、下記式(X−1)で表されるスルホニウムカチオン、下記式(X−2)で表されるテトラヒドロチオフェニウムカチオン、下記式(X−3)で表されるヨードニウムカチオンが好ましい。 The monovalent photodegradable onium cation represented by X + is a cation that decomposes upon exposure to exposure light. In the exposed portion, sulfonic acid is generated from protons generated by the decomposition of the photodegradable onium cation and a sulfonate anion. Examples of the monovalent photodegradable onium cation represented by X + include elements such as S, I, O, N, P, Cl, Br, F, As, Se, Sn, Sb, Te, and Bi. And radiation-decomposable onium cations. Examples of the cation containing S (sulfur) as an element include a sulfonium cation and a tetrahydrothiophenium cation. Examples of the cation containing I (iodine) as an element include an iodonium cation. Among these, a sulfonium cation represented by the following formula (X-1), a tetrahydrothiophenium cation represented by the following formula (X-2), and an iodonium cation represented by the following formula (X-3) preferable.

Figure 2014071387
Figure 2014071387

上記式(X−1)中、Ra1、Ra2及びRa3は、それぞれ独立して、置換若しくは非置換の炭素数1〜12の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、置換若しくは非置換の炭素数6〜12の芳香族炭化水素基、−OSO−R若しくは−SO−Rであるか、又はこれらの基のうちの2つ以上が互いに合わせられ構成される環構造を表す。R及びRは、それぞれ独立して、置換若しくは非置換の炭素数1〜12の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、置換若しくは非置換の炭素数5〜25の脂環式炭化水素基又は置換若しくは非置換の炭素数6〜12の芳香族炭化水素基である。k1、k2及びk3は、それぞれ独立して0〜5の整数である。Ra1〜Ra3並びにR及びRがそれぞれ複数の場合、複数のRa1〜Ra3並びにR及びRはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。
上記式(X−2)中、Rb1は、置換若しくは非置換の炭素数1〜8の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、又は置換若しくは非置換の炭素数6〜8の芳香族炭化水素基である。k4は0〜7の整数である。Rb1が複数の場合、複数のRb1は同一でも異なっていてもよく、また、複数のRb1は、互いに合わせられ構成される環構造を表してもよい。Rb2は、置換若しくは非置換の炭素数1〜7の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、又は置換若しくは非置換の炭素数6若しくは7の芳香族炭化水素基である。k5は、0〜6の整数である。Rb2が複数の場合、複数のRb2は同一でも異なっていてもよく、また、複数のRb2は互いに合わせられ構成される環構造を表してもよい。qは、0〜3の整数である。
上記式(X−3)中、Rc1及びRc2は、それぞれ独立して、置換若しくは非置換の炭素数1〜12の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、置換若しくは非置換の炭素数6〜12の芳香族炭化水素基、−OSO−R若しくは−SO−Rであるか、又はこれらの基のうちの2つ以上が互いに合わせられ構成される環構造を表す。R及びRは、それぞれ独立して、置換若しくは非置換の炭素数1〜12の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、置換若しくは非置換の炭素数5〜25の脂環式炭化水素基又は置換若しくは非置換の炭素数6〜12の芳香族炭化水素基である。k6及びk7は、それぞれ独立して0〜5の整数である。Rc1、Rc2、R及びRがそれぞれ複数の場合、複数のRc1、Rc2、R及びRはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。
In the above formula (X-1), R a1 , R a2 and R a3 are each independently a substituted or unsubstituted linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, substituted or unsubstituted. aromatic hydrocarbon group having 6 to 12 carbon atoms, a or a -OSO 2 -R P or -SO 2 -R Q, or two or more are combined with each other configured ring of these groups . R P and R Q are each independently a substituted or unsubstituted linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted alicyclic hydrocarbon group having 5 to 25 carbon atoms. Or a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 12 carbon atoms. k1, k2 and k3 are each independently an integer of 0 to 5. R a1 to R a3 and when R P and R Q are a plurality each of the plurality of R a1 to R a3 and R P and R Q may be the same as or different from each other.
In the above formula (X-2), R b1 represents a substituted or unsubstituted linear or branched alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon having 6 to 8 carbon atoms. It is a group. k4 is an integer of 0-7. If R b1 is plural, the plurality of R b1 may be the same or different, and plural R b1 may represent a constructed ring aligned with each other. R b2 is a substituted or unsubstituted linear or branched alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 or 7 carbon atoms. k5 is an integer of 0-6. If R b2 is plural, the plurality of R b2 may be the same or different, and plural R b2 may represent a keyed configured ring structure. q is an integer of 0-3.
In the above formula (X-3), R c1 and R c2 each independently represent a substituted or unsubstituted linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a substituted or unsubstituted carbon number of 6 12 aromatic hydrocarbon group, or an -OSO 2 -R R or -SO 2 -R S, or two or more are combined with each other configured ring of these groups. R R and R S are each independently a substituted or unsubstituted linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted alicyclic hydrocarbon group having 5 to 25 carbon atoms. Or a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 12 carbon atoms. k6 and k7 are each independently an integer of 0 to 5. R c1, R c2, R when R and R S is plural respective plurality of R c1, R c2, R R and R S may have respectively the same or different.

上記Ra1〜Ra3、Rb1、Rb2、Rc1及びRc2で表される非置換の直鎖状のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基等が挙げられる。
上記Ra1〜Ra3、Rb1、Rb2、Rc1及びRc2で表される非置換の分岐状のアルキル基としては、例えば、i−プロピル基、i−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基等が挙げられる。
上記Ra1〜Ra3、Rc1及びRc2で表される非置換の芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基、メシチル基、ナフチル基等のアリール基;ベンジル基、フェネチル基等のアラルキル基等が挙げられる。
上記Rb1及びRb2で表される非置換の芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル基、トリル基、ベンジル基等が挙げられる。
Examples of the unsubstituted linear alkyl group represented by R a1 to R a3 , R b1 , R b2 , R c1 and R c2 include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, and n-butyl. Groups and the like.
Examples of the unsubstituted branched alkyl group represented by R a1 to R a3 , R b1 , R b2 , R c1 and R c2 include an i-propyl group, an i-butyl group, a sec-butyl group, Examples include t-butyl group.
Examples of the unsubstituted aromatic hydrocarbon group represented by R a1 to R a3 , R c1, and R c2 include aryl groups such as phenyl group, tolyl group, xylyl group, mesityl group, and naphthyl group; benzyl group And aralkyl groups such as a phenethyl group.
Examples of the unsubstituted aromatic hydrocarbon group represented by R b1 and R b2 include a phenyl group, a tolyl group, and a benzyl group.

上記アルキル基及び芳香族炭化水素基が有する水素原子を置換していてもよい置換基としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子、ヒドロキシ基、カルボキシ基、シアノ基、ニトロ基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルコキシカルボニルオキシ基、アシル基、アシロキシ基等が挙げられる。
これらの中で、ハロゲン原子が好ましく、フッ素原子がより好ましい。
Examples of the substituent that may substitute the hydrogen atom of the alkyl group and aromatic hydrocarbon group include a halogen atom such as a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, a hydroxy group, a carboxy group, and a cyano group. Group, nitro group, alkoxy group, alkoxycarbonyl group, alkoxycarbonyloxy group, acyl group, acyloxy group and the like.
Among these, a halogen atom is preferable and a fluorine atom is more preferable.

上記Ra1〜Ra3、Rb1、Rb2、Rc1及びRc2としては、非置換の直鎖状又は分岐状のアルキル基、フッ素化アルキル基、非置換の1価の芳香族炭化水素基、−OSO−R”、−SO−R”が好ましく、フッ素化アルキル基、非置換の1価の芳香族炭化水素基がより好ましく、フッ素化アルキル基がさらに好ましい。R”は、非置換の1価の脂環式炭化水素基又は非置換の1価の芳香族炭化水素基である。 R a1 to R a3 , R b1 , R b2 , R c1 and R c2 include an unsubstituted linear or branched alkyl group, a fluorinated alkyl group, and an unsubstituted monovalent aromatic hydrocarbon group. , —OSO 2 —R ″ and —SO 2 —R ″ are preferred, fluorinated alkyl groups, unsubstituted monovalent aromatic hydrocarbon groups are more preferred, and fluorinated alkyl groups are more preferred. R ″ is an unsubstituted monovalent alicyclic hydrocarbon group or an unsubstituted monovalent aromatic hydrocarbon group.

上記式(X−1)におけるk1、k2及びk3としては、0〜2の整数が好ましく、0又は1がより好ましく、0がさらに好ましい。
上記式(X−2)におけるk4としては、0〜2の整数が好ましく、0又は1がより好ましく、1がさらに好ましい。k5としては、0〜2の整数が好ましく、0又は1がより好ましく、0がさらに好ましい。
上記式(X−3)におけるk6及びk7としては、0〜2の整数が好ましく、0又は1がより好ましく、0がさらに好ましい。
As k1, k2, and k3 in the formula (X-1), integers of 0 to 2 are preferable, 0 or 1 is more preferable, and 0 is more preferable.
As k4 in the formula (X-2), an integer of 0 to 2 is preferable, 0 or 1 is more preferable, and 1 is more preferable. k5 is preferably an integer of 0 to 2, more preferably 0 or 1, and still more preferably 0.
As k6 and k7 in the formula (X-3), an integer of 0 to 2 is preferable, 0 or 1 is more preferable, and 0 is more preferable.

上記式(3)で表される酸発生剤としては、例えば、下記式(3−1)〜(3−10)で表される化合物(以下、「化合物(3−1)〜(3−10)」ともいう)等が挙げられる。   Examples of the acid generator represented by the above formula (3) include compounds represented by the following formulas (3-1) to (3-10) (hereinafter referred to as “compounds (3-1) to (3-10)”. ) ")) And the like.

Figure 2014071387
Figure 2014071387

[B]酸発生剤としては、これらの中でも、オニウム塩化合物が好ましく、スルホニウム塩、テトラヒドロチオフェニウム塩がより好ましく、化合物(3−1)〜(3−4)、(3−6)、(3−9)、(3−10)がさらに好ましく、化合物(3−1)〜(3−3)が特に好ましい。   [B] Among these, the acid generator is preferably an onium salt compound, more preferably a sulfonium salt or a tetrahydrothiophenium salt, and the compounds (3-1) to (3-4), (3-6), (3-9) and (3-10) are more preferable, and compounds (3-1) to (3-3) are particularly preferable.

[B]酸発生体の含有量としては、[B]酸発生体が[B]酸発生剤の場合、当該フォトレジスト組成物の感度及び現像性を確保する観点から、[A]重合体100質量部に対して、0.1質量部以上30質量部以下が好ましく、0.5質量部以上20質量部以下がより好ましく、1質量部以上15質量部以下がさらに好ましい。[B]酸発生剤の含有量を上記範囲とすることで、当該フォトレジスト組成物の感度及び現像性が向上する。[B]酸発生体は、1種又は2種以上を用いることができる。   [B] As the content of the acid generator, when the [B] acid generator is a [B] acid generator, the [A] polymer 100 is used from the viewpoint of ensuring the sensitivity and developability of the photoresist composition. 0.1 parts by mass or more and 30 parts by mass or less are preferable, 0.5 parts by mass or more and 20 parts by mass or less are more preferable, and 1 part by mass or more and 15 parts by mass or less are more preferable. [B] By making content of an acid generator into the said range, the sensitivity and developability of the said photoresist composition improve. [B] 1 type (s) or 2 or more types can be used for an acid generator.

<[C]酸拡散制御体>
当該フォトレジスト組成物は、必要に応じて、[C]酸拡散制御体を含有してもよい。
[C]酸拡散制御体は、露光により[B]酸発生体から生じる酸のレジスト膜中における拡散現象を制御し、非露光領域における好ましくない化学反応を抑制する効果を奏し、得られるフォトレジスト組成物の貯蔵安定性がさらに向上し、またレジストとしての解像度がさらに向上すると共に、露光から現像処理までの引き置き時間の変動によるレジストパターンの線幅変化を抑えることができ、プロセス安定性に優れたフォトレジスト組成物が得られる。[C]酸拡散制御体の当該フォトレジスト組成物における含有形態としては、遊離の化合物(以下、適宜「[C]酸拡散制御剤」という)の形態でも、重合体の一部として組み込まれた形態でも、これらの両方の形態でもよい。
<[C] Acid diffusion controller>
The said photoresist composition may contain a [C] acid diffusion control body as needed.
[C] The acid diffusion control body controls the diffusion phenomenon of the acid generated from the [B] acid generator upon exposure in the resist film and suppresses undesirable chemical reaction in the non-exposed region, and the resulting photoresist. The storage stability of the composition is further improved, the resolution as a resist is further improved, and changes in the line width of the resist pattern due to fluctuations in the holding time from exposure to development processing can be suppressed, thereby improving process stability. An excellent photoresist composition is obtained. [C] As a form of inclusion in the photoresist composition of the acid diffusion controller, a form of a free compound (hereinafter referred to as “[C] acid diffusion controller” as appropriate) was incorporated as part of the polymer. It may be in the form or both forms.

[C]酸拡散制御剤としては、例えば、下記式(4)で表される化合物(以下、「含窒素化合物(I)」ともいう)、同一分子内に窒素原子を2個有する化合物(以下、「含窒素化合物(II)」ともいう)、窒素原子を3個有する化合物(以下、「含窒素化合物(III)」ともいう)、アミド基含有化合物、ウレア化合物、含窒素複素環化合物等が挙げられる。   [C] Examples of the acid diffusion controller include a compound represented by the following formula (4) (hereinafter also referred to as “nitrogen-containing compound (I)”), a compound having two nitrogen atoms in the same molecule (hereinafter referred to as “nitrogen-containing compound (I)”). , “Nitrogen-containing compound (II)”, compounds having three nitrogen atoms (hereinafter also referred to as “nitrogen-containing compound (III)”), amide group-containing compounds, urea compounds, nitrogen-containing heterocyclic compounds, etc. Can be mentioned.

Figure 2014071387
Figure 2014071387

上記式(4)中、R12、R13及びR14は、それぞれ独立して、水素原子、置換されていてもよい直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキル基、アリール基又はアラルキル基である。 In the above formula (4), R 12 , R 13 and R 14 are each independently a hydrogen atom, an optionally substituted linear, branched or cyclic alkyl group, aryl group or aralkyl group. .

含窒素化合物(I)としては、例えば、n−ヘキシルアミン等のモノアルキルアミン類;ジ−n−ブチルアミン等のジアルキルアミン類;トリエチルアミン等のトリアルキルアミン類;アニリン等の芳香族アミン類等が挙げられる。   Examples of the nitrogen-containing compound (I) include monoalkylamines such as n-hexylamine; dialkylamines such as di-n-butylamine; trialkylamines such as triethylamine; aromatic amines such as aniline. Can be mentioned.

含窒素化合物(II)としては、例えば、エチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン等が挙げられる。   Examples of the nitrogen-containing compound (II) include ethylenediamine, N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine, and the like.

含窒素化合物(III)としては、例えば、ポリエチレンイミン、ポリアリルアミン等のポリアミン化合物;ジメチルアミノエチルアクリルアミド等の重合体等が挙げられる。   Examples of the nitrogen-containing compound (III) include polyamine compounds such as polyethyleneimine and polyallylamine; and polymers such as dimethylaminoethylacrylamide.

アミド基含有化合物としては、例えば、ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、プロピオンアミド、ベンズアミド、ピロリドン、N−メチルピロリドン等が挙げられる。   Examples of the amide group-containing compound include formamide, N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, propionamide, benzamide, pyrrolidone, N-methylpyrrolidone and the like. Can be mentioned.

ウレア化合物としては、例えば、尿素、メチルウレア、1,1−ジメチルウレア、1,3−ジメチルウレア、1,1,3,3−テトラメチルウレア、1,3−ジフェニルウレア、トリブチルチオウレア等が挙げられる。   Examples of the urea compound include urea, methylurea, 1,1-dimethylurea, 1,3-dimethylurea, 1,1,3,3-tetramethylurea, 1,3-diphenylurea, tributylthiourea and the like. .

含窒素複素環化合物としては、例えば、ピリジン、2−メチルピリジン等のピリジン類;N−プロピルモルホリン、N−(ウンデシルカルボニルオキシエチル)モルホリン等のモルホリン類;ピラジン、ピラゾール等が挙げられる。   Examples of the nitrogen-containing heterocyclic compound include pyridines such as pyridine and 2-methylpyridine; morpholines such as N-propylmorpholine and N- (undecylcarbonyloxyethyl) morpholine; pyrazine and pyrazole.

また上記含窒素有機化合物として、酸解離性基を有する化合物を用いることもできる。このような酸解離性基を有する含窒素有機化合物としては、例えば、N−t−ブトキシカルボニルピペリジン、N−t−ブトキシカルボニルイミダゾール、N−t−ブトキシカルボニルベンズイミダゾール、N−t−ブトキシカルボニル−2−フェニルベンズイミダゾール、N−(t−ブトキシカルボニル)ジ−n−オクチルアミン、N−(t−ブトキシカルボニル)ジエタノールアミン、N−(t−ブトキシカルボニル)ジシクロヘキシルアミン、N−(t−ブトキシカルボニル)ジフェニルアミン、N−t−ブトキシカルボニル−4−ヒドロキシピペリジン、N−t−アミルオキシカルボニル−4−ヒドロキシピペリジン等が挙げられる。   Moreover, the compound which has an acid dissociable group can also be used as said nitrogen-containing organic compound. Examples of the nitrogen-containing organic compound having such an acid dissociable group include Nt-butoxycarbonylpiperidine, Nt-butoxycarbonylimidazole, Nt-butoxycarbonylbenzimidazole, Nt-butoxycarbonyl- 2-phenylbenzimidazole, N- (t-butoxycarbonyl) di-n-octylamine, N- (t-butoxycarbonyl) diethanolamine, N- (t-butoxycarbonyl) dicyclohexylamine, N- (t-butoxycarbonyl) Examples thereof include diphenylamine, Nt-butoxycarbonyl-4-hydroxypiperidine, Nt-amyloxycarbonyl-4-hydroxypiperidine and the like.

また、[C]酸拡散制御剤として、露光により感光し弱酸を発生する光崩壊性塩基を用いることもできる。光崩壊性塩基としては、例えば、露光により分解して酸拡散制御性を失うオニウム塩化合物等が挙げられる。オニウム塩化合物としては、例えば、下記式(5−1)で表されるスルホニウム塩化合物、下記式(5−2)で表されるヨードニウム塩化合物等が挙げられる。   Further, as the [C] acid diffusion control agent, a photodegradable base that is exposed to light and generates a weak acid by exposure can also be used. Examples of the photodegradable base include an onium salt compound that decomposes upon exposure and loses acid diffusion controllability. Examples of the onium salt compound include a sulfonium salt compound represented by the following formula (5-1), an iodonium salt compound represented by the following formula (5-2), and the like.

Figure 2014071387
Figure 2014071387

上記式(5−1)及び式(5−2)中、R15〜R19は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、ヒドロキシ基又はハロゲン原子である。E及びQは、それぞれ独立して、OH、Rβ−COO、Rβ−SO 又は下記式(5−3)で表されるアニオンである。但し、Rβは、アルキル基、アリール基又はアラルキル基である。 In the above formulas (5-1) and (5-2), R 15 to R 19 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, a hydroxy group, or a halogen atom. E and Q are each independently an anion represented by OH , R β —COO , R β —SO 3 or the following formula (5-3). However, R ( beta) is an alkyl group, an aryl group, or an aralkyl group.

Figure 2014071387
Figure 2014071387

上記式(5−3)中、R20は、水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換されていてもよい炭素数1〜12の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、又は炭素数1〜12の直鎖状若しくは分岐状のアルコキシル基である。uは、0〜2の整数である。 In the above formula (5-3), R 20 represents a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms in which part or all of the hydrogen atoms may be substituted with fluorine atoms, or 1 carbon atom. It is a -12 linear or branched alkoxyl group. u is an integer of 0-2.

上記光崩壊性塩基としては、例えば、下記式で表される化合物等が挙げられる。   As said photodegradable base, the compound etc. which are represented by a following formula are mentioned, for example.

Figure 2014071387
Figure 2014071387

上記光崩壊性塩基としては、これらの中で、スルホニウム塩が好ましく、トリアリールスルホニウム塩がより好ましく、トリフェニルスルホニウムサリチレート、トリフェニルスルホニウム10−カンファースルホネートがさらに好ましく、トリフェニルスルホニウム10−カンファースルホネートが特に好ましい。   Of these, the photodegradable base is preferably a sulfonium salt, more preferably a triarylsulfonium salt, further preferably triphenylsulfonium salicylate, triphenylsulfonium 10-camphor sulfonate, and triphenylsulfonium 10-camphor. Sulfonate is particularly preferred.

[C]酸拡散制御体の含有量としては、[C]酸拡散制御体が[C]酸拡散制御剤である場合、[A]重合体100質量部に対して、0〜20質量部が好ましく、0.1質量部〜15質量部がより好ましく、0.3質量部〜10質量部がさらに好ましい。[C]酸拡散制御剤の含有量が上記上限を超えると、当該フォトレジスト組成物の感度が低下する場合がある。   [C] The content of the acid diffusion controller is 0 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer [A] when the [C] acid diffusion controller is a [C] acid diffusion controller. Preferably, 0.1 mass part-15 mass parts are more preferable, and 0.3 mass part-10 mass parts are further more preferable. [C] When the content of the acid diffusion controller exceeds the above upper limit, the sensitivity of the photoresist composition may decrease.

<[D]重合体>
[D]重合体は、フッ素原子含有重合体である([A]重合体に該当するものを除く)。当該フォトレジスト組成物が、[D]重合体を含有することで、レジスト膜を形成した際に、膜中の含フッ素重合体の撥油性的特徴により、その分布がレジスト膜表面近傍で偏在化する傾向があり、液浸露光時における酸発生剤や酸拡散制御剤等が液浸媒体に溶出することを抑制することができる。また、この[D]重合体の撥水性的特徴により、レジスト被膜と液浸媒体との前進接触角が所望の範囲に制御でき、バブル欠陥の発生を抑制できる。さらに、レジスト膜と液浸媒体との後退接触角が高くなり、水滴が残らずに高速でのスキャン露光が可能となる。このように当該フォトレジスト組成物が[D]重合体を含有することにより、液浸露光法に好適なレジスト被膜を形成することができる。
<[D] Polymer>
[D] The polymer is a fluorine atom-containing polymer (except for those corresponding to the [A] polymer). When the photoresist composition contains a [D] polymer, when the resist film is formed, the distribution is unevenly distributed near the resist film surface due to the oil-repellent characteristics of the fluoropolymer in the film. It is possible to prevent the acid generator, the acid diffusion controller and the like from being eluted into the immersion medium during immersion exposure. Further, due to the water-repellent characteristics of the [D] polymer, the advancing contact angle between the resist film and the immersion medium can be controlled within a desired range, and the occurrence of bubble defects can be suppressed. Furthermore, the receding contact angle between the resist film and the immersion medium is increased, and high-speed scanning exposure is possible without leaving water droplets. Thus, when the said photoresist composition contains a [D] polymer, the resist film suitable for an immersion exposure method can be formed.

[D]重合体としては、フッ素原子を有する重合体である限り、特に限定されないが、当該フォトレジスト組成物中の[A]重合体よりも、フッ素原子含有率(質量%)が高いことが好ましい。[A]重合体よりもフッ素原子含有率が高いことで、上述の偏在化の度合いがより高くなり、得られるレジスト膜の撥水性及び溶出抑制性等の特性が向上する。   [D] The polymer is not particularly limited as long as it is a polymer having fluorine atoms, but the fluorine atom content (% by mass) is higher than that of the [A] polymer in the photoresist composition. preferable. [A] When the fluorine atom content is higher than that of the polymer, the degree of uneven distribution described above becomes higher, and characteristics such as water repellency and elution suppression of the resulting resist film are improved.

[D]重合体のフッ素原子含有率としては、1質量%以上が好ましく、2質量%〜60質量%がより好ましく、4質量%〜40質量%がさらに好ましく、7質量%〜30質量%が特に好ましい。[D]重合体のフッ素原子含有率が上記下限未満だと、レジスト膜表面の疎水性が低下する場合がある。なお重合体のフッ素原子含有率(質量%)は、13C−NMRスペクトル測定により重合体の構造を求め、その構造から算出することができる。 [D] The fluorine atom content of the polymer is preferably 1% by mass or more, more preferably 2% by mass to 60% by mass, further preferably 4% by mass to 40% by mass, and 7% by mass to 30% by mass. Particularly preferred. [D] If the fluorine atom content of the polymer is less than the lower limit, the hydrophobicity of the resist film surface may be lowered. In addition, the fluorine atom content rate (mass%) of a polymer can obtain | require the structure of a polymer by < 13 > C-NMR spectrum measurement, and can calculate it from the structure.

[D]重合体としては、下記構造単位(Da)及び構造単位(Db)からなる群より選ばれる少なくとも1種を有することが好ましい。[D]重合体は、構造単位(Da)及び構造単位(Db)をそれぞれ1種又は2種以上有していてもよい。   [D] The polymer preferably has at least one selected from the group consisting of the following structural unit (Da) and structural unit (Db). [D] The polymer may have one or more structural units (Da) and structural units (Db).

[構造単位(Da)]
構造単位(Da)は、下記式(6a)で表される構造単位である。[D]重合体は、構造単位(Da)を有することでフッ素原子含有率を調整することができる。
[Structural unit (Da)]
The structural unit (Da) is a structural unit represented by the following formula (6a). [D] A polymer can adjust a fluorine atom content rate by having a structural unit (Da).

Figure 2014071387
Figure 2014071387

上記式(6a)中、Rは、水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Gは、単結合、酸素原子、硫黄原子、−CO−O−、−SO−O−NH−、−CO−NH−又は−O−CO−NH−である。Rは、少なくとも1個のフッ素原子を有する炭素数1〜6の1価の鎖状炭化水素基又は少なくとも1個のフッ素原子を有する炭素数4〜20の1価の脂肪族環状炭化水素基である。 In said formula (6a), RD is a hydrogen atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. G is a single bond, an oxygen atom, a sulfur atom, —CO—O—, —SO 2 —O—NH—, —CO—NH— or —O—CO—NH—. R E is a monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms having at least one fluorine atom or a monovalent aliphatic cyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms having at least one fluorine atom. It is.

上記Rで表される少なくとも1個のフッ素原子を有する炭素数1〜6の鎖状炭化水素基としては、例えば、トリフルオロメチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、パーフルオロエチル基、2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル基、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロピル基、パーフルオロn−プロピル基、パーフルオロi−プロピル基、パーフルオロn−ブチル基、パーフルオロi−ブチル基、パーフルオロt−ブチル基、2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロペンチル基、パーフルオロヘキシル基等が挙げられる。 The chain hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms and having at least one fluorine atom represented by R E, for example, a trifluoromethyl group, a 2,2,2-trifluoroethyl group, perfluoroethyl Group, 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl group, 1,1,1,3,3,3-hexafluoropropyl group, perfluoro n-propyl group, perfluoro i-propyl group, perfluoro Examples include n-butyl group, perfluoro i-butyl group, perfluoro t-butyl group, 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoropentyl group, perfluorohexyl group and the like.

上記Rで表される少なくとも1個のフッ素原子を有する炭素数4〜20の脂肪族環状炭化水素基としては、例えば、モノフルオロシクロペンチル基、ジフルオロシクロペンチル基、パーフルオロシクロペンチル基、モノフルオロシクロヘキシル基、ジフルオロシクロペンチル基、パーフルオロシクロヘキシルメチル基、フルオロノルボルニル基、フルオロアダマンチル基、フルオロボルニル基、フルオロイソボルニル基、フルオロトリシクロデシル基、フルオロテトラシクロデシル基等が挙げられる。 Examples of the aliphatic cyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms and having at least one fluorine atom represented by R E, for example, monofluoromethyl cyclopentyl group, difluorocyclopentyl groups, perfluorocyclopentyl group, monofluoromethyl cyclohexyl , Difluorocyclopentyl group, perfluorocyclohexylmethyl group, fluoronorbornyl group, fluoroadamantyl group, fluorobornyl group, fluoroisobornyl group, fluorotricyclodecyl group, fluorotetracyclodecyl group and the like.

上記構造単位(Da)を与える単量体としては、例えば、トリフルオロメチル(メタ)アクリル酸エステル、2,2,2−トリフルオロエチル(メタ)アクリル酸エステル、2,2,2−トリフルオロエチルオキシカルボニルメチル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロエチル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロn−プロピル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロi−プロピル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロn−ブチル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロi−ブチル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロt−ブチル(メタ)アクリル酸エステル、2−(1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロピル)(メタ)アクリル酸エステル、1−(2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロペンチル)(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロシクロヘキシルメチル(メタ)アクリル酸エステル、1−(2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル)(メタ)アクリル酸エステル、モノフルオロシクロペンチル(メタ)アクリル酸エステル、ジフルオロシクロペンチル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロシクロペンチル(メタ)アクリル酸エステル、モノフルオロシクロヘキシル(メタ)アクリル酸エステル、ジフルオロシクロペンチル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロシクロヘキシルメチル(メタ)アクリル酸エステル、フルオロノルボルニル(メタ)アクリル酸エステル、フルオロアダマンチル(メタ)アクリル酸エステル、フルオロボルニル(メタ)アクリル酸エステル、フルオロイソボルニル(メタ)アクリル酸エステル、フルオロトリシクロデシル(メタ)アクリル酸エステル、フルオロテトラシクロデシル(メタ)アクリル酸エステル等が挙げられる。
これらの中で、2,2,2−トリフルオロエチルオキシカルボニルメチル(メタ)アクリル酸エステルが好ましい。
Examples of the monomer that gives the structural unit (Da) include trifluoromethyl (meth) acrylate, 2,2,2-trifluoroethyl (meth) acrylate, and 2,2,2-trifluoro. Ethyloxycarbonylmethyl (meth) acrylic acid ester, perfluoroethyl (meth) acrylic acid ester, perfluoro n-propyl (meth) acrylic acid ester, perfluoro i-propyl (meth) acrylic acid ester, perfluoro n-butyl (Meth) acrylic acid ester, perfluoro i-butyl (meth) acrylic acid ester, perfluoro t-butyl (meth) acrylic acid ester, 2- (1,1,1,3,3,3-hexafluoropropyl) (Meth) acrylic acid ester, 1- (2,2,3,3,4,4,5,5-octaful Lopentyl) (meth) acrylic acid ester, perfluorocyclohexylmethyl (meth) acrylic acid ester, 1- (2,2,3,3,3-pentafluoropropyl) (meth) acrylic acid ester, monofluorocyclopentyl (meth) Acrylic acid ester, difluorocyclopentyl (meth) acrylic acid ester, perfluorocyclopentyl (meth) acrylic acid ester, monofluorocyclohexyl (meth) acrylic acid ester, difluorocyclopentyl (meth) acrylic acid ester, perfluorocyclohexylmethyl (meth) acrylic Acid ester, fluoronorbornyl (meth) acrylic acid ester, fluoroadamantyl (meth) acrylic acid ester, fluorobornyl (meth) acrylic acid ester, fluoroisobornyl Meth) acrylic acid esters, fluoro tricyclodecyl (meth) acrylate, fluoro tetracyclododecene decyl (meth) acrylic acid ester.
Among these, 2,2,2-trifluoroethyloxycarbonylmethyl (meth) acrylic acid ester is preferable.

構造単位(Da)の含有割合としては、[D]重合体を構成する全構造単位に対して、5モル%〜95モル%が好ましく、10モル%〜90モル%がより好ましく、30モル%〜85モル%がさらに好ましい。このような含有割合にすることによって液浸露光時においてレジスト膜表面のより高い動的接触角を発現させることができる。   As a content rate of a structural unit (Da), 5 mol%-95 mol% are preferable with respect to all the structural units which comprise a [D] polymer, 10 mol%-90 mol% are more preferable, 30 mol% More preferred is ~ 85 mol%. By setting such a content ratio, a higher dynamic contact angle on the resist film surface can be expressed at the time of immersion exposure.

[構造単位(Db)]
構造単位(Db)は、下記式(6b)で表される構造単位である。[D]重合体は、構造単位(Db)を有することで疎水性が上がるため、当該フォトレジスト組成物から形成されたレジスト膜表面の動的接触角をさらに向上させることができる。
[Structural unit (Db)]
The structural unit (Db) is a structural unit represented by the following formula (6b). Since the [D] polymer has a structural unit (Db) and becomes hydrophobic, the dynamic contact angle of the resist film surface formed from the photoresist composition can be further improved.

Figure 2014071387
Figure 2014071387

上記式(6b)中、Rは、水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。R21は、炭素数1〜20の(s+1)価の炭化水素基であり、R21のR22側の末端に酸素原子、硫黄原子、−NR’−、カルボニル基、−CO−O−又は−CO−NH−が結合された構造のものも含む。R’は、水素原子又は1価の有機基である。R22は、単結合、炭素数1〜10の2価の鎖状炭化水素基又は炭素数4〜20の2価の脂肪族環状炭化水素基である。Xは、少なくとも1個のフッ素原子を有する炭素数1〜20の2価の鎖状炭化水素基である。Aは、酸素原子、−NR”−、−CO−O−*又は−SO−O−*である。R”は、水素原子又は1価の有機基である。*は、R21に結合する結合部位を示す。R23は、水素原子又は1価の有機基である。sは、1〜3の整数である。但し、sが2又は3の場合、複数のR22、X、A及びR23はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。 In said formula (6b), R <F> is a hydrogen atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. R 21 is an (s + 1) -valent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and an oxygen atom, a sulfur atom, —NR′—, a carbonyl group, —CO—O—, or a terminal at the R 22 side of R 21 Also includes a structure in which —CO—NH— is bonded. R ′ is a hydrogen atom or a monovalent organic group. R 22 is a single bond, a divalent chain hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, or a divalent aliphatic cyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms. X 2 is a divalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms and having at least one fluorine atom. A 1 is an oxygen atom, —NR ″ —, —CO—O— *, or —SO 2 —O— *. R ″ is a hydrogen atom or a monovalent organic group. * Indicates a binding site that binds to R 21. R 23 is a hydrogen atom or a monovalent organic group. s is an integer of 1 to 3. However, when s is 2 or 3, a plurality of R 22 , X 2 , A 1 and R 23 may be the same or different.

上記R23が水素原子である場合には、[D]重合体のアルカリ現像液に対する溶解性を向上させることができる点で好ましい。 When R 23 is a hydrogen atom, it is preferable in that the solubility of [D] polymer in an alkaline developer can be improved.

上記R23で表される1価の有機基としては、例えば、酸解離性基、アルカリ解離性基又は置換基を有していてもよい炭素数1〜30の炭化水素基等が挙げられる。 Examples of the monovalent organic group represented by R 23 include an acid dissociable group, an alkali dissociable group, or a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent.

上記構造単位(Db)としては、例えば、下記式(6b−1)〜(6b−3)で表される構造単位等が挙げられる。   Examples of the structural unit (Db) include structural units represented by the following formulas (6b-1) to (6b-3).

Figure 2014071387
Figure 2014071387

上記式(6b−1)〜(6b−3)中、R21’は、炭素数1〜20の2価の直鎖状、分岐状若しくは環状の飽和若しくは不飽和の炭化水素基である。R、X、R23及びsは、上記式(6b)と同義である。sが2又は3である場合、複数のX及びR23はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。 In the above formulas (6b-1) to (6b-3), R 21 ′ is a divalent linear, branched or cyclic saturated or unsaturated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R F , X 2 , R 23 and s are as defined in the above formula (6b). When s is 2 or 3, the plurality of X 2 and R 23 may be the same or different.

上記構造単位(6b)の含有割合としては、[D]重合体を構成する全構造単位に対して、0モル%〜90モル%が好ましく、5モル%〜85モル%がより好ましく、10モル%〜80モル%がさらに好ましい。このような含有割合にすることによって、当該フォトレジスト組成物から形成されたレジスト膜表面は、アルカリ現像において動的接触角の低下度を向上させることができる。   As a content rate of the said structural unit (6b), 0 mol%-90 mol% are preferable with respect to all the structural units which comprise a [D] polymer, 5 mol%-85 mol% are more preferable, 10 mol % To 80 mol% is more preferable. By setting it as such a content rate, the resist film surface formed from the said photoresist composition can improve the fall degree of a dynamic contact angle in alkali image development.

[構造単位(Dc)]
[D]重合体は、上記構造単位(Da)及び(Db)以外にも、酸解離性基を含む構造単位(以下、「構造単位(Dc)」ともいう。)を有してもよい(但し、構造単位(Db)に該当するものを除く)。[D]重合体が構造単位(Dc)を有することで、得られるレジストパターンの形状がより良好になる。構造単位(Dc)としては、上述した[A]重合体における構造単位(II)等が挙げられる。
[Structural unit (Dc)]
[D] The polymer may have a structural unit containing an acid dissociable group (hereinafter also referred to as “structural unit (Dc)”) in addition to the structural units (Da) and (Db) ( However, those corresponding to the structural unit (Db) are excluded). [D] When the polymer has the structural unit (Dc), the shape of the resulting resist pattern becomes better. Examples of the structural unit (Dc) include the structural unit (II) in the above-described [A] polymer.

上記構造単位(Dc)の含有割合としては、[D]重合体を構成する全構造単位に対し、5モル%〜90モル%が好ましく、10モル%〜70モル%がより好ましく、15モル%〜60モル%がさらに好ましく、15モル%〜50モル%が特に好ましい。構造単位(Dc)の含有割合が上記下限未満だと、レジストパターンにおける現像欠陥の発生を十分に抑制できない場合がある。構造単位(Dc)の含有割合が上記上限を超えると、得られるレジスト膜表面の疎水性が低下する場合がある。   As a content rate of the said structural unit (Dc), 5 mol%-90 mol% are preferable with respect to all the structural units which comprise a [D] polymer, 10 mol%-70 mol% are more preferable, 15 mol% -60 mol% is more preferable, and 15 mol%-50 mol% is especially preferable. If the content ratio of the structural unit (Dc) is less than the lower limit, development defects in the resist pattern may not be sufficiently suppressed. When the content ratio of the structural unit (Dc) exceeds the upper limit, the hydrophobicity of the resulting resist film surface may be lowered.

[他の構造単位]
また、[D]重合体は、上記構造単位以外にも、例えば、アルカリ可溶性基を含む構造単位、ラクトン構造、環状カーボネート構造及びスルトン構造からなる群より選ばれる少なくとも1種の構造を含む構造単位、脂環式基を含む構造単位等の他の構造単位を有していてもよい。上記アルカリ可溶性基としては、例えば、カルボキシ基、スルホンアミド基、スルホ基等が挙げられる。ラクトン構造、環状カーボネート構造及びスルトン構造からなる群より選ばれる少なくとも1種の構造を有する構造単位としては、上述した[A]重合体における構造単位(III)等が挙げられる。
[Other structural units]
In addition to the above structural unit, the [D] polymer includes, for example, a structural unit containing at least one structure selected from the group consisting of a structural unit containing an alkali-soluble group, a lactone structure, a cyclic carbonate structure, and a sultone structure. And may have other structural units such as a structural unit containing an alicyclic group. As said alkali-soluble group, a carboxy group, a sulfonamide group, a sulfo group etc. are mentioned, for example. Examples of the structural unit having at least one structure selected from the group consisting of a lactone structure, a cyclic carbonate structure, and a sultone structure include the structural unit (III) in the above-described [A] polymer.

上記他の構造単位の含有割合としては、[D]重合体を構成する全構造単位に対して、通常、30モル%以下であり、20モル%以下が好ましい。上記他の構造単位の含有割合が上記上限を超えると、当該フォトレジスト組成物のパターン形成性が低下する場合がある。   As a content rate of said other structural unit, it is 30 mol% or less normally with respect to all the structural units which comprise a [D] polymer, and 20 mol% or less is preferable. If the content ratio of the other structural unit exceeds the upper limit, the pattern forming property of the photoresist composition may be deteriorated.

当該フォトレジスト組成物における[D]重合体の含有量としては、[A]重合体の100質量部に対して、0〜20質量部が好ましく、0.5質量部〜15質量部がより好ましく、1質量部〜10質量部がさらに好ましい。[D]重合体の含有量が上記上限を超えると、当該フォトレジスト組成物のパターン形成性が低下する場合がある。   As content of [D] polymer in the said photoresist composition, 0-20 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of [A] polymer, and 0.5 mass part-15 mass parts are more preferable. 1 mass part-10 mass parts are further more preferable. [D] When the content of the polymer exceeds the above upper limit, the pattern forming property of the photoresist composition may be lowered.

<[E]溶媒>
当該フォトレジスト組成物は、通常、[E]溶媒を含有する。[E]溶媒は、少なくとも[A]重合体、[B]酸発生体及び所望により含有される[C]酸拡散制御体等を溶解又は分散可能な溶媒であれば特に限定されない。
<[E] solvent>
The photoresist composition usually contains an [E] solvent. [E] The solvent is not particularly limited as long as it is a solvent capable of dissolving or dispersing at least the [A] polymer, the [B] acid generator, and the optionally contained [C] acid diffusion controller.

[E]溶媒としては、例えば、アルコール系溶媒、エーテル系溶媒、ケトン系有機溶媒、アミド系溶媒、エステル系有機溶媒、炭化水素系溶媒等が挙げられる。   [E] Examples of the solvent include alcohol solvents, ether solvents, ketone organic solvents, amide solvents, ester organic solvents, hydrocarbon solvents, and the like.

アルコール系溶媒としては、例えば、
メタノール、エタノール、n−プロパノール、iso−プロパノール、n−ブタノール、iso−ブタノール、sec−ブタノール、tert−ブタノール、n−ペンタノール、iso−ペンタノール、2−メチルブタノール、sec−ペンタノール、tert−ペンタノール、3−メトキシブタノール、n−ヘキサノール、2−メチルペンタノール、sec−ヘキサノール、2−エチルブタノール、sec−ヘプタノール、3−ヘプタノール、n−オクタノール、2−エチルヘキサノール、sec−オクタノール、n−ノニルアルコール、2,6−ジメチル−4−ヘプタノール、n−デカノール、sec−ウンデシルアルコール、トリメチルノニルアルコール、sec−テトラデシルアルコール、sec−ヘプタデシルアルコール、フルフリルアルコール、フェノール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、3,3,5−トリメチルシクロヘキサノール、ベンジルアルコール、ジアセトンアルコール等のモノアルコール系溶媒;
エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、2,4−ペンタンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、2,5−ヘキサンジオール、2,4−ヘプタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール等の多価アルコール系溶媒;
エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノ−2−エチルブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル等の多価アルコール部分エーテル系溶媒等が挙げられる。
As an alcohol solvent, for example,
Methanol, ethanol, n-propanol, iso-propanol, n-butanol, iso-butanol, sec-butanol, tert-butanol, n-pentanol, iso-pentanol, 2-methylbutanol, sec-pentanol, tert- Pentanol, 3-methoxybutanol, n-hexanol, 2-methylpentanol, sec-hexanol, 2-ethylbutanol, sec-heptanol, 3-heptanol, n-octanol, 2-ethylhexanol, sec-octanol, n- Nonyl alcohol, 2,6-dimethyl-4-heptanol, n-decanol, sec-undecyl alcohol, trimethylnonyl alcohol, sec-tetradecyl alcohol, sec-heptadecyl alcohol, furf Alcohol, phenol, cyclohexanol, methyl cyclohexanol, 3,3,5-trimethyl cyclohexanol, benzyl alcohol, mono-alcohol solvents such as diacetone alcohol;
Ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-butylene glycol, 2,4-pentanediol, 2-methyl-2,4-pentanediol, 2,5-hexanediol, 2,4-heptanediol, 2 -Polyhydric alcohol solvents such as ethyl-1,3-hexanediol, diethylene glycol, dipropylene glycol, triethylene glycol, tripropylene glycol;
Ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monohexyl ether, ethylene glycol monophenyl ether, ethylene glycol mono-2-ethylbutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl Ether, diethylene glycol monopropyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monohexyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monobutyl ether, dipropylene glycol Monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, polyhydric alcohol partial ether solvents such as dipropylene glycol monopropyl ether.

エーテル系溶媒としては、例えば、
ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル等のジアルキルエーテル系溶媒;
テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等の環状エーテル系溶媒;
ジフェニルエーテル、アニソール(メチルフェニルエーテル)等の芳香環含有エーテル系溶媒等が挙げられる。
As an ether solvent, for example,
Dialkyl ether solvents such as diethyl ether, dipropyl ether, dibutyl ether;
Cyclic ether solvents such as tetrahydrofuran and tetrahydropyran;
Aromatic ring-containing ether solvents such as diphenyl ether and anisole (methylphenyl ether) are exemplified.

ケトン系溶媒としては、例えばアセトン、ブタノン、メチル−n−プロピルケトン、メチル−n−ブチルケトン、ジエチルケトン、メチル−iso−ブチルケトン、2−ヘプタノン(メチル−n−ペンチルケトン)、エチル−n−ブチルケトン、メチル−n−ヘキシルケトン、ジ−iso−ブチルケトン、トリメチルノナノン等の鎖状ケトン系溶媒:
シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロヘプタノン、シクロオクタノン、メチルシクロヘキサノン等の環状ケトン系溶媒:
2,4−ペンタンジオン、アセトニルアセトン、アセトフェノン等が挙げられる。
Examples of the ketone solvent include acetone, butanone, methyl-n-propyl ketone, methyl-n-butyl ketone, diethyl ketone, methyl-iso-butyl ketone, 2-heptanone (methyl-n-pentyl ketone), and ethyl-n-butyl ketone. Chain ketone solvents such as methyl-n-hexyl ketone, di-iso-butyl ketone and trimethylnonanone:
Cyclic ketone solvents such as cyclopentanone, cyclohexanone, cycloheptanone, cyclooctanone and methylcyclohexanone:
2,4-pentanedione, acetonylacetone, acetophenone and the like can be mentioned.

アミド系溶媒としては、例えばN,N’−ジメチルイミダゾリジノン、N−メチルピロリドン等の環状アミド系溶媒;
N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルプロピオンアミド等の鎖状アミド系溶媒等が挙げられる。
Examples of the amide solvent include cyclic amide solvents such as N, N′-dimethylimidazolidinone and N-methylpyrrolidone;
Examples thereof include chain amide solvents such as N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, and N-methylpropionamide.

エステル系溶媒としては、例えば、
酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸iso−プロピル、酢酸n−ブチル、酢酸iso−ブチル、酢酸sec−ブチル、酢酸n−ペンチル、酢酸i−ペンチル、酢酸sec−ペンチル、酢酸3−メトキシブチル、酢酸メチルペンチル、酢酸2−エチルブチル、酢酸2−エチルヘキシル、酢酸ベンジル、酢酸シクロヘキシル、酢酸メチルシクロヘキシル、酢酸n−ノニル等の酢酸エステル系溶媒;
エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート等の多価アルコール部分エーテルアセテート系溶媒;
γ−ブチロラクトン、バレロラクトン等のラクトン系溶媒;
ジエチルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート系溶媒;
ジ酢酸グリコール、酢酸メトキシトリグリコール、プロピオン酸エチル、プロピオン酸n−ブチル、プロピオン酸iso−アミル、シュウ酸ジエチル、シュウ酸ジ−n−ブチル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸n−ブチル、乳酸n−アミル、マロン酸ジエチル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチルなどが挙げられる。
Examples of ester solvents include:
Methyl acetate, ethyl acetate, n-propyl acetate, iso-propyl acetate, n-butyl acetate, iso-butyl acetate, sec-butyl acetate, n-pentyl acetate, i-pentyl acetate, sec-pentyl acetate, 3-methoxy acetate Acetate solvents such as butyl, methylpentyl acetate, 2-ethylbutyl acetate, 2-ethylhexyl acetate, benzyl acetate, cyclohexyl acetate, methylcyclohexyl acetate, and n-nonyl acetate;
Ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol mono-n-butyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monopropyl ether Polyhydric alcohol partial ether acetate solvents such as acetate, propylene glycol monobutyl ether acetate, dipropylene glycol monomethyl ether acetate, dipropylene glycol monoethyl ether acetate;
lactone solvents such as γ-butyrolactone and valerolactone;
Carbonate solvents such as diethyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate;
Glycol acetate, methoxytriglycol acetate, ethyl propionate, n-butyl propionate, iso-amyl propionate, diethyl oxalate, di-n-butyl oxalate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, methyl lactate, ethyl lactate N-butyl lactate, n-amyl lactate, diethyl malonate, dimethyl phthalate, diethyl phthalate and the like.

炭化水素系溶媒としては、例えば
n−ペンタン、iso−ペンタン、n−ヘキサン、iso−ヘキサン、n−ヘプタン、iso−ヘプタン、2,2,4−トリメチルペンタン、n−オクタン、iso−オクタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒;
ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、エチルベンゼン、トリメチルベンゼン、メチルエチルベンゼン、n−プロピルベンゼン、iso−プロピルベンゼン、ジエチルベンゼン、iso−ブチルベンゼン、トリエチルベンゼン、ジ−iso−プロピルベンセン、n−アミルナフタレン等の芳香族炭化水素系溶媒等が挙げられる。
Examples of the hydrocarbon solvent include n-pentane, iso-pentane, n-hexane, iso-hexane, n-heptane, iso-heptane, 2,2,4-trimethylpentane, n-octane, iso-octane, and cyclohexane. , Aliphatic hydrocarbon solvents such as methylcyclohexane;
Fragrances such as benzene, toluene, xylene, mesitylene, ethylbenzene, trimethylbenzene, methylethylbenzene, n-propylbenzene, iso-propylbenzene, diethylbenzene, iso-butylbenzene, triethylbenzene, di-iso-propylbenzene and n-amylnaphthalene Group hydrocarbon solvents and the like.

これらの中で、エステル系溶媒、ケトン系溶媒が好ましく、多価アルコール部分エーテルアセテート系溶媒、環状ケトン系溶媒、ラクトン系溶媒がより好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、シクロヘキサノン、γ−ブチロラクトンがさらに好ましい。当該フォトレジスト組成物は、[E]溶媒を1種又は2種以上含有していてもよい。   Among these, ester solvents and ketone solvents are preferable, polyhydric alcohol partial ether acetate solvents, cyclic ketone solvents, and lactone solvents are more preferable, and propylene glycol monomethyl ether acetate, cyclohexanone, and γ-butyrolactone are more preferable. . The photoresist composition may contain one or more [E] solvents.

<その他の任意成分>
当該フォトレジスト組成物は、上記[A]〜[E]以外にも、その他の任意成分を含有していてもよい。上記その他の任意成分としては、例えば、界面活性剤、脂環式骨格含有化合物、増感剤等が挙げられる。これらのその他の任意成分は、それぞれ1種又は2種以上を併用してもよい。
<Other optional components>
The photoresist composition may contain other optional components in addition to the above [A] to [E]. Examples of the other optional components include surfactants, alicyclic skeleton-containing compounds, and sensitizers. Each of these other optional components may be used alone or in combination of two or more.

(界面活性剤)
界面活性剤は、塗布性、ストリエーション、現像性等を改良する効果を奏する。界面活性剤としては、例えばポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンn−オクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンn−ノニルフェニルエーテル、ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート等のノニオン系界面活性剤;市販品としては、KP341(信越化学工業製)、ポリフローNo.75、同No.95(以上、共栄社化学製)、エフトップEF301、同EF303、同EF352(以上、トーケムプロダクツ製)、メガファックF171、同F173(以上、DIC製)、フロラードFC430、同FC431(以上、住友スリーエム製)、アサヒガードAG710、サーフロンS−382、同SC−101、同SC−102、同SC−103、同SC−104、同SC−105、同SC−106(以上、旭硝子工業製)等が挙げられる。当該フォトレジスト組成物における界面活性剤の含有量としては、[A]重合体100質量部に対して通常2質量部以下である。
(Surfactant)
Surfactants have the effect of improving coatability, striation, developability, and the like. Examples of the surfactant include polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene n-octylphenyl ether, polyoxyethylene n-nonylphenyl ether, polyethylene glycol dilaurate, polyethylene glycol diacrylate. Nonionic surfactants such as stearate; commercially available products include KP341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), Polyflow No. 75, no. 95 (above, manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.), F-top EF301, EF303, EF352 (above, manufactured by Tochem Products), MegaFuck F171, F173 (above, manufactured by DIC), Florard FC430, FC431 (above, Sumitomo 3M) Manufactured by Asahi Guard AG710, Surflon S-382, SC-101, SC-102, SC-103, SC-104, SC-105, SC-106 (above, manufactured by Asahi Glass Industrial Co., Ltd.) Can be mentioned. As content of surfactant in the said photoresist composition, it is 2 mass parts or less normally with respect to 100 mass parts of [A] polymers.

(脂環式骨格含有化合物)
脂環式骨格含有化合物は、ドライエッチング耐性、パターン形状、基板との接着性等を改善する効果を奏する。
(Alicyclic skeleton-containing compound)
The alicyclic skeleton-containing compound has an effect of improving dry etching resistance, pattern shape, adhesion to the substrate, and the like.

脂環式骨格含有化合物としては、例えば
1−アダマンタンカルボン酸、2−アダマンタノン、1−アダマンタンカルボン酸t−ブチル等のアダマンタン誘導体類;
デオキシコール酸t−ブチル、デオキシコール酸t−ブトキシカルボニルメチル、デオキシコール酸2−エトキシエチル等のデオキシコール酸エステル類;
リトコール酸t−ブチル、リトコール酸t−ブトキシカルボニルメチル、リトコール酸2−エトキシエチル等のリトコール酸エステル類;
3−〔2−ヒドロキシ−2,2−ビス(トリフルオロメチル)エチル〕テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカン、2−ヒドロキシ−9−メトキシカルボニル−5−オキソ−4−オキサ−トリシクロ[4.2.1.03,7]ノナン等が挙げられる。当該フォトレジスト組成物における脂環式骨格含有化合物の含有量としては、[A]重合体100質量部に対して通常5質量部以下である。
Examples of the alicyclic skeleton-containing compound include adamantane derivatives such as 1-adamantanecarboxylic acid, 2-adamantanone, and 1-adamantanecarboxylic acid t-butyl;
Deoxycholic acid esters such as t-butyl deoxycholate, t-butoxycarbonylmethyl deoxycholic acid, 2-ethoxyethyl deoxycholic acid;
Lithocholic acid esters such as t-butyl lithocholic acid, t-butoxycarbonylmethyl lithocholic acid, 2-ethoxyethyl lithocholic acid;
3- [2-Hydroxy-2,2-bis (trifluoromethyl) ethyl] tetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodecane, 2-hydroxy-9-methoxycarbonyl-5-oxo-4-oxa-tricyclo [4.2.1.0 3,7 ] nonane, and the like. The content of the alicyclic skeleton-containing compound in the photoresist composition is usually 5 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the [A] polymer.

(増感剤)
増感剤は、[B]酸発生剤等からの酸の生成量を増加する作用を示すものであり、当該フォトレジスト組成物の「みかけの感度」を向上させる効果を奏する。
(Sensitizer)
The sensitizer exhibits an effect of increasing the amount of acid generated from the [B] acid generator and the like, and has an effect of improving the “apparent sensitivity” of the photoresist composition.

増感剤としては、例えばカルバゾール類、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ナフタレン類、フェノール類、ビアセチル、エオシン、ローズベンガル、ピレン類、アントラセン類、フェノチアジン類等が挙げられる。これらの増感剤は、単独で使用してもよく2種以上を併用してもよい。当該フォトレジスト組成物における増感剤の含有量としては、[A]重合体100質量部に対して通常2質量部以下である。   Examples of the sensitizer include carbazoles, acetophenones, benzophenones, naphthalenes, phenols, biacetyl, eosin, rose bengal, pyrenes, anthracenes, phenothiazines and the like. These sensitizers may be used alone or in combination of two or more. As content of the sensitizer in the said photoresist composition, it is 2 mass parts or less normally with respect to 100 mass parts of [A] polymers.

<フォトレジスト組成物の調製方法>
当該フォトレジスト組成物は、例えば、[A]重合体、[B]酸発生体、[C]酸拡散制御剤、必要に応じて含有される任意成分及び[E]溶媒を所定の割合で混合することにより調製できる。当該フォトレジスト組成物は、混合後に、例えば、孔径0.2μm程度のフィルター等でろ過することが好ましい。当該フォトレジスト組成物の固形分濃度としては、通常0.1質量%〜50質量%であり、0.5質量%〜30質量%が好ましく、1質量%〜20質量%がより好ましい。
<Method for preparing photoresist composition>
In the photoresist composition, for example, a [A] polymer, a [B] acid generator, a [C] acid diffusion controller, an optional component contained as necessary, and a [E] solvent are mixed at a predetermined ratio. Can be prepared. The photoresist composition is preferably filtered, for example, with a filter having a pore size of about 0.2 μm after mixing. As solid content concentration of the said photoresist composition, it is 0.1 mass%-50 mass% normally, 0.5 mass%-30 mass% are preferable, and 1 mass%-20 mass% are more preferable.

<レジストパターン形成方法>
当該レジストパターン形成方法は、
(1)当該フォトレジスト組成物を用い、レジスト膜を形成する工程、
(2)上記レジスト膜を露光する工程、及び
(3)上記露光されたレジスト膜を現像する工程
を有する。
<Resist pattern formation method>
The resist pattern forming method is:
(1) A step of forming a resist film using the photoresist composition;
(2) a step of exposing the resist film; and (3) a step of developing the exposed resist film.

当該レジストパターン形成方法によれば、上述の当該フォトレジスト組成物を用いているので、広いELを発揮しつつ、LWR及びCDUが小さく、トップロスが小さいレジストパターンを形成することができる。以下、各工程について説明する。   According to the resist pattern forming method, since the above-described photoresist composition is used, a resist pattern with a small LWR and a small top loss can be formed while exhibiting a wide EL. Hereinafter, each step will be described.

[(1)工程]
(1)工程では、当該フォトレジスト組成物を用い、レジスト膜を形成する。このレジスト膜を形成する基板としては、例えばシリコンウェハ、二酸化シリコン、アルミニウムで被覆されたウェハ等の従来公知のもの等が挙げられる。また、例えば特公平6−12452号公報や特開昭59−93448号公報等に開示されている有機系又は無機系の反射防止膜を基板上に形成してもよい。塗布方法としては、例えば、回転塗布(スピンコーティング)、流延塗布、ロール塗布等が挙げられる。塗布した後に、必要に応じて、塗膜中の溶媒を揮発させるため、プレベーク(PB)を行ってもよい。PB温度としては、通常60℃〜140℃であり、80℃〜120℃が好ましい。PB時間としては、通常5秒〜600秒であり、10秒〜300秒が好ましい。形成されるレジスト膜の膜厚としては、10nm〜1,000nmが好ましく、10nm〜500nmがより好ましい。
[(1) Process]
In the step (1), a resist film is formed using the photoresist composition. Examples of the substrate on which the resist film is formed include conventionally known ones such as a silicon wafer, silicon dioxide, and a wafer coated with aluminum. Further, for example, an organic or inorganic antireflection film disclosed in Japanese Patent Publication No. 6-12452, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-93448, or the like may be formed on the substrate. Examples of the application method include spin coating (spin coating), cast coating, roll coating, and the like. After application, pre-baking (PB) may be performed as needed to volatilize the solvent in the coating film. As PB temperature, it is 60 to 140 degreeC normally, and 80 to 120 degreeC is preferable. The PB time is usually 5 seconds to 600 seconds, and preferably 10 seconds to 300 seconds. The thickness of the resist film to be formed is preferably 10 nm to 1,000 nm, and more preferably 10 nm to 500 nm.

液浸露光を行う場合で、当該フォトレジスト組成物が撥水性重合体添加剤を含有していない場合等には、上記形成したレジスト膜上に、液浸液とレジスト膜との直接の接触を避ける目的で、液浸液に不溶性の液浸用保護膜を設けてもよい。液浸用保護膜としては、(3)工程の前に溶媒により剥離する溶媒剥離型保護膜(例えば特開2006−227632号公報参照)、(3)工程の現像と同時に剥離する現像液剥離型保護膜(例えばWO2005−069076号公報、WO2006−035790号公報参照)のいずれを用いてもよい。但し、スループットの観点からは、現像液剥離型液浸用保護膜を用いることが好ましい。   When immersion exposure is performed and the photoresist composition does not contain a water-repellent polymer additive, direct contact between the immersion liquid and the resist film is performed on the formed resist film. For the purpose of avoiding this, an immersion protective film that is insoluble in the immersion liquid may be provided. Examples of the immersion protective film include a solvent peeling type protective film that peels off with a solvent before the step (3) (see, for example, JP-A-2006-227632), and a developer peeling type that peels off simultaneously with the development in the step (3). Any of the protective films (see, for example, WO2005-069076 and WO2006-035790) may be used. However, from the viewpoint of throughput, it is preferable to use a developer peeling type immersion protective film.

[(2)工程]
(2)工程では、(1)工程で形成されたレジスト膜に、フォトマスクを介して(場合によっては、水等の液浸媒体を介して)露光光を照射し、露光する。露光光としては、目的とするパターンの線幅に応じて、例えば、可視光線、紫外線、遠紫外線、X線、γ線等の電磁波;電子線、α線等の荷電粒子線などが挙げられる。これらの中でも、遠紫外線、電子線が好ましく、ArFエキシマレーザー光(波長193nm)、KrFエキシマレーザー光(波長248nm)、電子線がより好ましく、ArFエキシマレーザー光、電子線がさらに好ましい。
[(2) Process]
In the step (2), the resist film formed in the step (1) is exposed by irradiating exposure light through a photomask (in some cases through an immersion medium such as water). Examples of the exposure light include electromagnetic waves such as visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, X-rays, and γ rays; charged particle beams such as electron beams and α-rays, depending on the line width of the target pattern. Among these, far ultraviolet rays and electron beams are preferable, ArF excimer laser light (wavelength 193 nm), KrF excimer laser light (wavelength 248 nm), and electron beams are more preferable, and ArF excimer laser light and electron beams are more preferable.

露光を液浸露光により行う場合、用いる液浸液としては、例えば、水、フッ素系不活性液体等が挙げられる。液浸液は、露光波長に対して透明であり、かつ膜上に投影される光学像の歪みを最小限に留めるよう屈折率の温度係数ができる限り小さい液体が好ましいが、特に露光光源がArFエキシマレーザー光(波長193nm)である場合、上述の観点に加えて、入手の容易さ、取り扱いのし易さといった点から水を用いるのが好ましい。水を用いる場合、水の表面張力を減少させるとともに、界面活性力を増大させる添加剤をわずかな割合で添加しても良い。この添加剤は、ウェハ上のレジスト膜を溶解させず、かつレンズの下面の光学コートに対する影響が無視できるものが好ましい。使用する水としては蒸留水が好ましい。   When exposure is performed by immersion exposure, examples of the immersion liquid to be used include water and a fluorine-based inert liquid. The immersion liquid is preferably a liquid that is transparent to the exposure wavelength and has a refractive index temperature coefficient that is as small as possible so as to minimize distortion of the optical image projected onto the film. In the case of excimer laser light (wavelength 193 nm), it is preferable to use water from the viewpoints of availability and easy handling in addition to the above-described viewpoints. When water is used, an additive that reduces the surface tension of water and increases the surface activity may be added in a small proportion. This additive is preferably one that does not dissolve the resist film on the wafer and can ignore the influence on the optical coating on the lower surface of the lens. The water used is preferably distilled water.

上記露光の後、ポストエクスポージャーベーク(PEB)を行い、レジスト膜の露光された部分において、露光により[B]酸発生体から発生した酸による[A]重合体等が有する酸解離性基の解離を促進させることが好ましい。このPEBによって、露光部と未露光部とで現像液に対する溶解性に差が生じる。PEB温度としては、通常50℃〜180℃であり、80℃〜130℃が好ましい。PEB時間としては、通常5秒〜600秒であり、10秒〜300秒が好ましい。   After the exposure, post-exposure baking (PEB) is performed, and in the exposed part of the resist film, the acid-dissociable group of the [A] polymer and the like by the acid generated from the [B] acid generator by exposure is dissociated. Is preferably promoted. This PEB causes a difference in solubility in the developer between the exposed area and the unexposed area. As PEB temperature, it is 50 to 180 degreeC normally, and 80 to 130 degreeC is preferable. The PEB time is usually 5 seconds to 600 seconds, and preferably 10 seconds to 300 seconds.

[(3)工程]
(3)工程では、(2)工程で露光されたレジスト膜を現像する。これにより、所定のレジストパターンを形成することができる。現像後は、水又はアルコール等のリンス液で洗浄し、乾燥することが一般的である。
[(3) Process]
In step (3), the resist film exposed in step (2) is developed. Thereby, a predetermined resist pattern can be formed. After development, it is common to wash with water or a rinse solution such as alcohol and then dry.

上記現像に用いる現像液としては、
アルカリ現像の場合、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、けい酸ナトリウム、メタけい酸ナトリウム、アンモニア水、エチルアミン、n−プロピルアミン、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン、エチルジメチルアミン、トリエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)、ピロール、ピペリジン、コリン、1,8−ジアザビシクロ−[5.4.0]−7−ウンデセン、1,5−ジアザビシクロ−[4.3.0]−5−ノネン等のアルカリ性化合物の少なくとも1種を溶解したアルカリ水溶液等が挙げられる。これらの中でも、TMAH水溶液が好ましく、2.38質量%TMAH水溶液がより好ましい。
また、有機溶媒現像の場合、炭化水素系溶媒、エーテル系溶媒、エステル系溶媒、ケトン系溶媒、アルコール系溶媒等の有機溶媒、又は有機溶媒を含有する溶媒が挙げられる。上記有機溶媒としては、例えば、上述のフォトレジスト組成物の[E]溶媒として列挙した溶媒の1種又は2種以上等が挙げられる。これらの中でも、エステル系溶媒、ケトン系溶媒が好ましい。エステル系溶媒としては、酢酸エステル系溶媒が好ましく、酢酸n−ブチルがより好ましい。ケトン系溶媒としては、鎖状ケトンが好ましく、2−ヘプタノンがより好ましい。現像液中の有機溶媒の含有量としては、80質量%以上が好ましく、90質量%以上がより好ましく、95質量%以上がさらに好ましく、99質量%以上が特に好ましい。現像液中の有機溶媒以外の成分としては、例えば、水、シリコンオイル等が挙げられる。
As a developer used for the above development,
In the case of alkali development, for example, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, aqueous ammonia, ethylamine, n-propylamine, diethylamine, di-n-propylamine, triethylamine, methyldiethylamine , Ethyldimethylamine, triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide (TMAH), pyrrole, piperidine, choline, 1,8-diazabicyclo- [5.4.0] -7-undecene, 1,5-diazabicyclo- [4 .3.0] -5 aqueous solution in which at least one alkaline compound such as 5-nonene is dissolved. Among these, a TMAH aqueous solution is preferable, and a 2.38 mass% TMAH aqueous solution is more preferable.
In the case of organic solvent development, organic solvents such as hydrocarbon solvents, ether solvents, ester solvents, ketone solvents, alcohol solvents, etc., or solvents containing organic solvents can be mentioned. Examples of the organic solvent include one or more of the solvents listed as the [E] solvent of the above-described photoresist composition. Among these, ester solvents and ketone solvents are preferable. As the ester solvent, an acetate solvent is preferable, and n-butyl acetate is more preferable. As the ketone solvent, a chain ketone is preferable, and 2-heptanone is more preferable. As content of the organic solvent in a developing solution, 80 mass% or more is preferable, 90 mass% or more is more preferable, 95 mass% or more is further more preferable, 99 mass% or more is especially preferable. Examples of components other than the organic solvent in the developer include water and silicone oil.

現像方法としては、例えば現像液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、基板表面に現像液を表面張力によって盛り上げて一定時間静止することで現像する方法(パドル法)、基板表面に現像液を噴霧する方法(スプレー法)、一定速度で回転している基板上に一定速度で現像液塗出ノズルをスキャンしながら現像液を塗出しつづける方法(ダイナミックディスペンス法)等が挙げられる。   As a developing method, for example, a method in which a substrate is immersed in a tank filled with a developer for a certain period of time (dip method), a method in which the developer is raised on the surface of the substrate by surface tension and is left stationary for a certain time (paddle method) ), A method of spraying the developer on the substrate surface (spray method), a method of continuously applying the developer while scanning the developer coating nozzle on the substrate rotating at a constant speed (dynamic dispensing method) Etc.

<重合体>
当該重合体は、上記式(1)で表される構造単位(I)を有する重合体である。当該重合体は、上述の性質を有するので、当該フォトレジスト組成物の重合体成分として好適に用いることができ、これを含有するフォトレジスト組成物は、EL性能、LWR性能、CDU性能及びトップロス抑制性に優れる。
<Polymer>
The said polymer is a polymer which has structural unit (I) represented by the said Formula (1). Since the polymer has the above-mentioned properties, it can be suitably used as a polymer component of the photoresist composition. The photoresist composition containing the polymer has EL performance, LWR performance, CDU performance, and top loss. Excellent suppression.

<化合物>
当該化合物は、上記式(i)で表される化合物である。当該化合物は、上述の性質を有するので、当該重合体の原料単量体として好適に用いることができる。
<Compound>
The compound is a compound represented by the above formula (i). Since the said compound has the above-mentioned property, it can be used suitably as a raw material monomer of the said polymer.

<化合物の製造方法>
当該化合物の製造方法は、
(A)上記式(a)で表される化合物の環化反応により、上記式(b)で表される化合物を得る工程、及び
(B)(A)工程で得られる上記式(b)で表される化合物と、上記式(c)で表される化合物とを反応させる工程
を有する上記式(i)で表される化合物の製造方法である。
当該化合物の製造方法によれば当該化合物を簡便かつ収率よく製造することができる。
<Method for producing compound>
The method for producing the compound is as follows:
(A) a step of obtaining a compound represented by the above formula (b) by cyclization reaction of the compound represented by the above formula (a), and (B) the above formula (b) obtained in the step (A). It is a manufacturing method of the compound represented by the said Formula (i) which has the process of making the compound represented and the compound represented by the said formula (c) react.
According to the manufacturing method of the said compound, the said compound can be manufactured simply and with a sufficient yield.

当該重合体、当該化合物及び当該化合物の製造方法については、上記[A]重合体の項で説明している。   The said polymer, the said compound, and the manufacturing method of the said compound are demonstrated in the item of the said [A] polymer.

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。各種物性値の測定方法を以下に示す。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, this invention is not limited to these Examples. The measuring method of various physical property values is shown below.

[Mw及びMn]
重合体のMw及びMnは、GPCにより、下記条件で測定した。
GPCカラム:G2000HXL 2本、G3000HXL 1本、G4000HXL 1本(以上、東ソー製)
カラム温度:40℃
溶出溶媒:テトラヒドロフラン(和光純薬工業製)
流速:1.0mL/分
試料濃度:1.0質量%
試料注入量:100μL
検出器:示差屈折計
標準物質:単分散ポリスチレン
[Mw and Mn]
Mw and Mn of the polymer were measured by GPC under the following conditions.
GPC column: 2 G2000HXL, 1 G3000HXL, 1 G4000HXL (above, manufactured by Tosoh)
Column temperature: 40 ° C
Elution solvent: Tetrahydrofuran (Wako Pure Chemical Industries)
Flow rate: 1.0 mL / min Sample concentration: 1.0% by mass
Sample injection volume: 100 μL
Detector: Differential refractometer Standard material: Monodisperse polystyrene

H−NMR分析及び13C−NMR分析]
化合物のH−NMR分析及び13C−NMR分析、重合体の各構成単位含有割合及びフッ素原子含有率を求めるための13C−NMR分析は、核磁気共鳴装置(JNM−ECX400、日本電子製)を使用して測定した。
[ 1 H-NMR analysis and 13 C-NMR analysis]
Of 1 H-NMR analysis and 13 C-NMR analysis of the compound, 13 C-NMR analysis to determine the respective structural units content and fluorine atom content of the polymer, nuclear magnetic resonance apparatus (JNM-ECX400, manufactured by JEOL ).

<化合物の製造>
[実施例1]
窒素置換した2,000mLの3つ口フラスコに、2−ブロモプロピオン酸76.49g、ジクロロメタン500mLを加えて、氷浴にて0℃に冷却した。そこへ、オキサリルクロリド63.5gを内温が上昇しないようにゆっくり滴下し、ジメチルホルムアミドを0.5g滴下した。0℃で2時間撹拌し、GCにて2−ブロモプロピオン酸の消失を確認した。その後、ヒドロキシアセトン40.7gをジクロロメタン200mLに溶解した溶液を内温が上昇しないようにゆっくり滴下した後、トリエチルアミン55.7gのジクロロメタン200mL溶液を内温が上昇しないようにゆっくり滴下した。内温を0℃に維持したまま2時間撹拌し、TLCチェックにて反応の進行を確認後、超純水を500gと飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を500g加えて反応を停止した。分液操作により有機層を回収した。その有機層に0.1N塩酸水溶液を500mL加えてから分液操作により有機層を回収し、超純水にて2回洗浄し、エバポレーターにて減圧濃縮後し、粗生成物を回収した。粗生成物を減圧蒸留(95℃、1mmHg)することにより、下記式(a1)で表される2−オキソプロピル2−ブロモプロパノエートを93.6g得た(収率90%)。
<Production of compound>
[Example 1]
Nitrogen-substituted 2,000 mL 3-neck flask was charged with 76.49 g of 2-bromopropionic acid and 500 mL of dichloromethane, and cooled to 0 ° C. in an ice bath. There, 63.5 g of oxalyl chloride was slowly added dropwise so that the internal temperature did not increase, and 0.5 g of dimethylformamide was added dropwise. The mixture was stirred at 0 ° C. for 2 hours, and disappearance of 2-bromopropionic acid was confirmed by GC. Thereafter, a solution obtained by dissolving 40.7 g of hydroxyacetone in 200 mL of dichloromethane was slowly added dropwise so that the internal temperature did not increase, and then a solution of triethylamine 55.7 g in 200 mL of dichloromethane was slowly added dropwise so that the internal temperature did not increase. The mixture was stirred for 2 hours while maintaining the internal temperature at 0 ° C. After confirming the progress of the reaction by TLC check, 500 g of ultrapure water and 500 g of a saturated sodium hydrogen carbonate aqueous solution were added to stop the reaction. The organic layer was collected by a liquid separation operation. After adding 500 mL of 0.1N hydrochloric acid aqueous solution to the organic layer, the organic layer was recovered by liquid separation operation, washed twice with ultrapure water, and concentrated under reduced pressure with an evaporator to recover a crude product. The crude product was distilled under reduced pressure (95 ° C., 1 mmHg) to obtain 93.6 g of 2-oxopropyl 2-bromopropanoate represented by the following formula (a1) (yield 90%).

Figure 2014071387
Figure 2014071387

窒素置換した2,000mLの3つ口フラスコに、亜鉛粉末39.2gとTHF400mLを加え、撹拌することにより懸濁液とした。そこへ、トリメチルシリルクロリドを1.5g加え、30分撹拌した。その後、オイルバスにて内温を65℃まで昇温し、そこへ上記合成した2−オキソプロピル2−ブロモプロパノエート83.6gのTHF200mL溶液を2時間かけて滴下した。TLCにて反応の進行を確認し、内温を23℃まで冷却し、1N塩酸水溶液を500mL加えて反応停止した。分液操作により有機層を回収し、エバポレーターにて減圧濃縮した。残渣をジクロロメタン300gに溶解し、飽和食塩水200mLを加えて分液操作により有機層を回収し、エバポレーターにて減圧濃縮して、下記式(b1)で表される4−ヒドロキシ−3,4−ジメチル−1−オキサ−2−オキソ−シクロペンタンの粗生成物を38.2g得た(収率73%)。   To a 2,000 mL three-necked flask purged with nitrogen, 39.2 g of zinc powder and 400 mL of THF were added and stirred to form a suspension. Thereto, 1.5 g of trimethylsilyl chloride was added and stirred for 30 minutes. Thereafter, the internal temperature was raised to 65 ° C. in an oil bath, and a THF 200 mL solution of 83.6 g of the above-synthesized 2-oxopropyl 2-bromopropanoate was dropped therein over 2 hours. The progress of the reaction was confirmed by TLC, the internal temperature was cooled to 23 ° C., and 500 mL of 1N aqueous hydrochloric acid was added to stop the reaction. The organic layer was collected by a liquid separation operation and concentrated under reduced pressure using an evaporator. The residue was dissolved in 300 g of dichloromethane, 200 mL of saturated brine was added, the organic layer was recovered by liquid separation operation, concentrated under reduced pressure using an evaporator, and 4-hydroxy-3,4- represented by the following formula (b1). 38.2 g of a crude product of dimethyl-1-oxa-2-oxo-cyclopentane was obtained (yield 73%).

Figure 2014071387
Figure 2014071387

窒素置換した500mLの3つ口フラスコに、上記合成した4−ヒドロキシ−3,4−ジメチル−1−オキサ−2−オキソ−シクロペンタン26.0gとアセトニトリル200mLとを仕込み、氷浴にて内温を0℃にした。そこへ、トリエチルアミン20.2gを内温が上昇しないようにゆっくり滴下し、続いてメタクリロイルクロリド20.9gを内温が上昇しないようにゆっくり滴下した。そこへ4−ジメチルアミノピリジンを0.1g加え、内温を23℃まで昇温し、2時間撹拌した。GCで反応の進行を確認し、1N塩酸水溶液を100mL加え、分液操作により有機層を回収した。回収した有機層をエバポレーターにて減圧濃縮し、残渣をジクロロメタン200mLに溶解後、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液100gを加えて分液操作により有機層を回収し、超純水で2回洗浄した。有機層をエバポレーターにて減圧濃縮し、回収した粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(酢酸エチル/n−ヘキサン=1/4(体積比))にて精製することにより、下記式(i−1)で表される1,2−ジメチル−3−オキサ−4−オキソ−シクロペンチル2−メチルプロペノエートを35.7g得た(収率91%)。   A nitrogen-substituted 500 mL three-necked flask was charged with 26.0 g of the synthesized 4-hydroxy-3,4-dimethyl-1-oxa-2-oxo-cyclopentane and 200 mL of acetonitrile, and the internal temperature was adjusted in an ice bath. Was brought to 0 ° C. Thereto, 20.2 g of triethylamine was slowly added dropwise so as not to increase the internal temperature, and then 20.9 g of methacryloyl chloride was slowly added dropwise so that the internal temperature did not increase. Thereto was added 0.1 g of 4-dimethylaminopyridine, the internal temperature was raised to 23 ° C., and the mixture was stirred for 2 hours. The progress of the reaction was confirmed by GC, 100 mL of 1N hydrochloric acid aqueous solution was added, and the organic layer was recovered by liquid separation operation. The collected organic layer was concentrated under reduced pressure using an evaporator, the residue was dissolved in 200 mL of dichloromethane, 100 g of a saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution was added, the organic layer was recovered by a liquid separation operation, and washed twice with ultrapure water. The organic layer was concentrated under reduced pressure using an evaporator, and the recovered crude product was purified by silica gel column chromatography (ethyl acetate / n-hexane = 1/4 (volume ratio)) to obtain the following formula (i-1). 35.7 g of the represented 1,2-dimethyl-3-oxa-4-oxo-cyclopentyl 2-methylpropenoate was obtained (yield 91%).

Figure 2014071387
Figure 2014071387

H−NMR分析データを以下に示す。
H−NMR(測定溶媒:CDCl、基準物質:テトラメチルシラン)δ:6.09(s,1H),5.62(s,1H),4.56(d,1H),4.41(d,1H),2.96(q,1H),1.92(s,3H),1.55(s,3H),1.29(d,3H)
1 H-NMR analysis data is shown below.
1 H-NMR (measurement solvent: CDCl 3 , reference material: tetramethylsilane) δ: 6.09 (s, 1H), 5.62 (s, 1H), 4.56 (d, 1H), 4.41 (D, 1H), 2.96 (q, 1H), 1.92 (s, 3H), 1.55 (s, 3H), 1.29 (d, 3H)

[実施例2]
実施例1において、出発原料として、2−ブロモプロピオン酸の代わりに、2−ブロモ−2−メチルプロピオン酸を用いた以外は、実施例1と同様にして、下記式(i−2)で表される化合物を製造した(収率49%)。
[Example 2]
In Example 1, the starting material is represented by the following formula (i-2) in the same manner as in Example 1 except that 2-bromo-2-methylpropionic acid is used instead of 2-bromopropionic acid. To yield 49% yield.

Figure 2014071387
Figure 2014071387

H−NMR(測定溶媒:CDCl、基準物質:テトラメチルシラン)δ:6.09(s,1H),5.62(s,1H),4.49(d,1H),4.40(d,1H),1.92(s,3H),1.52(s,3H),1.24(ds,6H)。 1 H-NMR (measurement solvent: CDCl 3 , reference material: tetramethylsilane) δ: 6.09 (s, 1H), 5.62 (s, 1H), 4.49 (d, 1H), 4.40 (D, 1H), 1.92 (s, 3H), 1.52 (s, 3H), 1.24 (ds, 6H).

[実施例3]
実施例1において、出発原料として、ヒドロキシアセトンの代わりに、1−ヒドロキシ−2−ブタノンを用いた以外は、実施例1と同様にして、下記式(i−3)で表される化合物を製造した(収率56%)
[Example 3]
In Example 1, a compound represented by the following formula (i-3) was produced in the same manner as in Example 1 except that 1-hydroxy-2-butanone was used as a starting material instead of hydroxyacetone. (Yield 56%)

Figure 2014071387
Figure 2014071387

H−NMR(測定溶媒:CDCl、基準物質:テトラメチルシラン)δ:6.09(s,1H),5.62(s,1H),4.57(d,1H),4.42(d,1H),2.90(t,1H),1.92(s,3H),1.54(s,3H),1.20(m,2H),1.12(t,3H)。 1 H-NMR (measurement solvent: CDCl 3 , reference material: tetramethylsilane) δ: 6.09 (s, 1H), 5.62 (s, 1H), 4.57 (d, 1H), 4.42 (D, 1H), 2.90 (t, 1H), 1.92 (s, 3H), 1.54 (s, 3H), 1.20 (m, 2H), 1.12 (t, 3H) .

<重合体の合成>
[A]重合体及び[D]重合体の合成に用いた上記製造した化合物(i)以外の単量体を以下に示す。
<Synthesis of polymer>
Monomers other than the produced compound (i) used in the synthesis of [A] polymer and [D] polymer are shown below.

Figure 2014071387
Figure 2014071387

[[A]重合体の合成]
[実施例4]
上記製造した化合物(i−1)8.11g、化合物(M−1)6.89g、及びラジカル重合開始剤としてのジメチル2,2’−アゾビス(2−イソブチロニトリル)0.67gを2−ブタノン30gに溶解し単量体溶液を調製にした。500mLの三口フラスコに2−ブタノン15gを投入し、30分窒素パージした後、反応釜を攪拌しながら80℃に加熱した。そこへ、上記調製した単量体溶液を4時間かけて滴下し、さらに滴下終了後、80℃で2時間熟成した。重合終了後、重合反応液を水冷することにより23℃に冷却した。この重合反応液をエバポレーターで重合反応液の質量が45gになるまで減圧濃縮した。次に、濃縮した重合反応液を300gのメタノールへ投入し、再沈操作を行った。析出した重合体を含むスラリーを吸引濾過して、重合体を濾取し、得られた固形分をメタノールで3回洗浄した。得られた粉体を60℃で15時間真空乾燥し、白色粉体である重合体(A−1)を12.3g(収率82%)得た。重合体(A−1)のMwは6,600、Mw/Mnは1.63であった。また、13C−NMR分析の結果、(i−1)及び(M−1)に由来する構造単位の含有割合は、50.8モル%及び49.2モル%であった。
[[A] Synthesis of polymer]
[Example 4]
811 g of the compound (i-1) produced above, 6.89 g of the compound (M-1), and 0.67 g of dimethyl 2,2′-azobis (2-isobutyronitrile) as a radical polymerization initiator were added. -A monomer solution was prepared by dissolving in 30 g of butanone. After charging 15 g of 2-butanone into a 500 mL three-necked flask and purging with nitrogen for 30 minutes, the reaction kettle was heated to 80 ° C. with stirring. The monomer solution prepared above was dropped therein over 4 hours, and after completion of the dropwise addition, the mixture was aged at 80 ° C. for 2 hours. After completion of the polymerization, the polymerization reaction liquid was cooled to 23 ° C. by water cooling. This polymerization reaction liquid was concentrated under reduced pressure using an evaporator until the mass of the polymerization reaction liquid became 45 g. Next, the concentrated polymerization reaction liquid was put into 300 g of methanol, and reprecipitation operation was performed. The slurry containing the precipitated polymer was subjected to suction filtration, the polymer was collected by filtration, and the obtained solid content was washed with methanol three times. The obtained powder was vacuum-dried at 60 ° C. for 15 hours to obtain 12.3 g (yield 82%) of polymer (A-1) as a white powder. Mw of the polymer (A-1) was 6,600, and Mw / Mn was 1.63. As a result of 13 C-NMR analysis, the content ratios of structural units derived from (i-1) and (M-1) were 50.8 mol% and 49.2 mol%.

[実施例5〜12及び合成例1〜5]
下記表1に示す種類及び使用量の各単量体を用いた以外は、実施例4と同様にして、重合体(A−2)〜(A−9)及び重合体(CA−1)〜(CA−5)を合成した。なお、使用する単量体の合計質量は15gとした。表1中の「−」は、該当する単量体を用いなかったことを示す。これらの重合体の各構造単位の含有割合、収率(%)、Mw及びMw/Mn比を、表1に合わせて示す。
[Examples 5 to 12 and Synthesis Examples 1 to 5]
The polymers (A-2) to (A-9) and the polymer (CA-1) to the polymer (CA-1) to (CA-5) was synthesized. The total mass of the monomers used was 15 g. “-” In Table 1 indicates that the corresponding monomer was not used. Table 1 shows the content, yield (%), Mw, and Mw / Mn ratio of each structural unit of these polymers.

Figure 2014071387
Figure 2014071387

[[D]重合体の合成]
[合成例6]
上記化合物(M−17)16.23g(80モル%)及び化合物(M−6)3.77g(20モル%)を30gの2−ブタノンに溶解し、さらに、重合開始剤としてのジメチル2,2’−アゾビスイソブチレート0.74gを溶解させて単量体溶液を調製した。10gの2−ブタノンを入れた300mLの三口フラスコを30分窒素パージした後、攪拌しながら80℃に加熱し、上記調製した単量体溶液を滴下漏斗にて4時間かけて滴下した。滴下開始を重合反応の開始時間とし、重合反応を6時間実施した。重合反応終了後、重合反応液を水冷して30℃以下に冷却した。この重合反応液を500mL分液漏斗に移液した後、150gのn−ヘキサンを用いてこの重合反応液を均一に希釈し、600gのメタノールを投入して混合し、次いで、30gの蒸留水を投入してさらに攪拌した後、30分静置した。その後、下層を回収し、溶媒置換を行うことにより、重合体(D−1)のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液とした(収率60%)。重合体(D−1)のMwは、6,600であり、Mw/Mnは1.50であった。13C−NMR分析の結果、化合物(M−17)に由来する構造単位及び化合物(M−6)に由来する構造単位の含有割合は、それぞれ80.5モル%及び19.5モル%であった。
[[D] Synthesis of polymer]
[Synthesis Example 6]
16.23 g (80 mol%) of the compound (M-17) and 3.77 g (20 mol%) of the compound (M-6) were dissolved in 30 g of 2-butanone, and dimethyl 2, as a polymerization initiator was further dissolved. A monomer solution was prepared by dissolving 0.74 g of 2′-azobisisobutyrate. A 300 mL three-necked flask containing 10 g of 2-butanone was purged with nitrogen for 30 minutes, then heated to 80 ° C. with stirring, and the prepared monomer solution was added dropwise over 4 hours using a dropping funnel. The dripping start was set as the polymerization reaction start time, and the polymerization reaction was carried out for 6 hours. After completion of the polymerization reaction, the polymerization reaction solution was cooled with water and cooled to 30 ° C. or lower. After transferring this polymerization reaction liquid to a 500 mL separatory funnel, the polymerization reaction liquid was uniformly diluted with 150 g of n-hexane, 600 g of methanol was added and mixed, and then 30 g of distilled water was added. The mixture was further stirred and allowed to stand for 30 minutes. Thereafter, the lower layer was recovered and solvent substitution was performed to obtain a propylene glycol monomethyl ether acetate solution of the polymer (D-1) (yield 60%). Mw of the polymer (D-1) was 6,600, and Mw / Mn was 1.50. As a result of 13 C-NMR analysis, the content ratios of the structural unit derived from the compound (M-17) and the structural unit derived from the compound (M-6) were 80.5 mol% and 19.5 mol%, respectively. It was.

<フォトレジスト組成物の調製>
フォトレジスト組成物の調製に用いた各成分を以下に示す。
<Preparation of photoresist composition>
Each component used for preparation of a photoresist composition is shown below.

[[B]酸発生剤]
各構造式を下記に示す。
B−1:トリフェニルスルホニウムアダマンタン−1−イルオキシカルボニルジフルオロメタンスルホネート
B−2:トリフェニルスルホニウム2−(アダマンタン−1−イルカルボニルオキシ)−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロパン−1−スルホネート
B−3:4−ブトキシナフタレン−1−イルテトラヒドロチオフェニウムアダマンタン−1−イルオキシカルボニルジフルオロメタンスルホネート
B−4:トリフェニルスルホニウム2−(アダマンタン−1−イル)−1,1−ジフルオロエタンスルホネート
[[B] acid generator]
Each structural formula is shown below.
B-1: Triphenylsulfonium adamantane-1-yloxycarbonyldifluoromethanesulfonate B-2: Triphenylsulfonium 2- (adamantan-1-ylcarbonyloxy) -1,1,3,3,3-pentafluoropropane- 1-sulfonate B-3: 4-butoxynaphthalen-1-yltetrahydrothiophenium adamantane-1-yloxycarbonyldifluoromethanesulfonate B-4: triphenylsulfonium 2- (adamantan-1-yl) -1,1- Difluoroethanesulfonate

Figure 2014071387
Figure 2014071387

[[C]酸拡散制御剤]
各構造式を下記に示す。
C−1:トリフェニルスルホニウム10−カンファースルホネート
C−2:N−(ウンデカン−1−イルカルボニルオキシエチル)モルホリン
C−3:N−(t−アミルオキシカルボニル)−4−ヒドロキシピペリジン
[[C] acid diffusion controller]
Each structural formula is shown below.
C-1: Triphenylsulfonium 10-camphorsulfonate C-2: N- (undecan-1-ylcarbonyloxyethyl) morpholine C-3: N- (t-amyloxycarbonyl) -4-hydroxypiperidine

Figure 2014071387
Figure 2014071387

[[E]溶媒]
E−1:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
E−2:シクロヘキサノン
E−3:γ−ブチロラクトン
[[E] solvent]
E-1: Propylene glycol monomethyl ether acetate E-2: Cyclohexanone E-3: γ-butyrolactone

[実施例13]
[A]重合体としての(A−1)100質量部、[B]酸発生剤としての(B−1)4.5質量部、[C]酸拡散制御剤としての(C−1)8.7質量部、[D]重合体としての(D−1)5質量部、並びに[E]溶媒としての(E−1)1,981質量部、(E−2)849質量部及び(E−3)100質量部を混合し、フォトレジスト組成物(J−1)を調製した。
[Example 13]
[A] 100 parts by mass of (A-1) as a polymer, [B] 4.5 parts by mass of (B-1) as an acid generator, [C] (C-1) 8 as an acid diffusion controller 0.7 parts by weight, (D-1) 5 parts by weight as a polymer, and (E-1) 1,981 parts by weight, (E-2) 849 parts by weight and (E) as a solvent. -3) 100 parts by mass was mixed to prepare a photoresist composition (J-1).

[実施例14〜24及び比較例1〜5]
下記表2に示す種類及び含有量の各成分を用いた以外は実施例13と同様にしてフォトレジスト組成物(J−2)〜(J−12)及び(CJ−1)〜(CJ−5)を調製した。
[Examples 14 to 24 and Comparative Examples 1 to 5]
Photoresist compositions (J-2) to (J-12) and (CJ-1) to (CJ-5) were obtained in the same manner as in Example 13 except that the components having the types and contents shown in Table 2 were used. ) Was prepared.

Figure 2014071387
Figure 2014071387

<レジストパターンの形成>
12インチのシリコンウェハ表面に、スピンコーター(CLEAN TRACK ACT12、東京エレクトロン製)を使用して、下層反射防止膜形成用組成物(ARC66、ブルワーサイエンス製)を塗布した後、205℃で60秒間加熱することにより膜厚105nmの下層反射防止膜を形成した。この下層反射防止膜上に、上記スピンコーターを使用して各フォトレジスト組成物を塗布し、100℃で60秒間PBを行った。その後23℃で30秒間冷却し、膜厚90nmのレジスト膜を形成した。次に、このレジスト膜を、ArFエキシマレーザー液浸露光装置(NSR−S610C、NIKON製)を用い、NA=1.3、ダイポール(シグマ0.977/0.782)の光学条件にて、41nmラインアンドスペース(1L/1S)のレジストパターン形成用のマスクパターンを介して露光した。露光後、下記表3に示すPEB温度で60秒間PEBを行った。その後、2.38質量%TMAH水溶液を用い、23℃で30秒間パドル現像を行い、次いで、超純水を用いて7秒間リンスし、その後、2,000rpm、15秒間振り切りでスピンドライすることにより、41nmラインアンドスペース(1L/1S)のレジストパターンを形成した。
<Formation of resist pattern>
Using a spin coater (CLEAN TRACK ACT12, manufactured by Tokyo Electron) on the surface of a 12-inch silicon wafer, a lower antireflection film forming composition (ARC66, manufactured by Brewer Science) was applied, and then heated at 205 ° C. for 60 seconds. As a result, a lower antireflection film having a thickness of 105 nm was formed. Each photoresist composition was applied onto the lower antireflection film using the spin coater, and PB was performed at 100 ° C. for 60 seconds. Thereafter, it was cooled at 23 ° C. for 30 seconds to form a resist film having a thickness of 90 nm. Next, this resist film is 41 nm in an optical condition of NA = 1.3 and dipole (Sigma 0.977 / 0.782) using an ArF excimer laser immersion exposure apparatus (NSR-S610C, manufactured by NIKON). It exposed through the mask pattern for resist pattern formation of a line and space (1L / 1S). After the exposure, PEB was performed for 60 seconds at the PEB temperature shown in Table 3 below. Then, using a 2.38 mass% TMAH aqueous solution, performing paddle development at 23 ° C. for 30 seconds, then rinsing with ultrapure water for 7 seconds, and then spin-drying by shaking off at 2,000 rpm for 15 seconds. A 41 nm line and space (1L / 1S) resist pattern was formed.

<評価>
上記形成したレジストパターンについて、下記方法に従って測定することにより、各フォトレジスト組成物を評価した。なお、レジストパターンの測長には走査型電子顕微鏡(CG−4000、日立ハイテクノロジーズ製)を用いた。
<Evaluation>
About the formed resist pattern, each photoresist composition was evaluated by measuring according to the following method. A scanning electron microscope (CG-4000, manufactured by Hitachi High-Technologies) was used for measuring the resist pattern.

[感度]
上記レジストパターンの形成において、41nmラインアンドスペース(1L/1S)のレジストパターンを形成する露光量を最適露光量(Eop)として求め、これを感度(mJ/cm)とした。感度は、40mJ/cm以下の場合は「良好」と、40mJ/cmを超える場合は「不良」と評価できる。
[sensitivity]
In the formation of the resist pattern, an exposure amount for forming a 41 nm line and space (1L / 1S) resist pattern was determined as an optimum exposure amount (Eop), and this was defined as sensitivity (mJ / cm 2 ). The sensitivity can be evaluated as “good” when it is 40 mJ / cm 2 or less, and “bad” when it exceeds 40 mJ / cm 2 .

[EL性能]
41nmラインアンドスペース(1L/1S)のレジストパターン形成用のマスクパターンを用いた場合に解像されるパターン寸法が、マスクの設計寸法の±10%以内となる場合の露光量の範囲の上記Eopに対する割合をEL(露光余裕度)性能(%)とした。EL性能は、その値が大きいほど、露光量変化に対するパターニング性能の変化量が小さく良好である。EL性能は、17%以上の場合は「良好」と、17%未満の場合は「不良」と評価できる。
[EL performance]
The above Eop in the range of exposure amount when the pattern dimension resolved when using a 41 nm line and space (1L / 1S) resist pattern forming mask pattern is within ± 10% of the mask design dimension The ratio to the EL (exposure margin) performance (%). As the EL performance value is larger, the change amount of the patterning performance with respect to the exposure amount change is smaller and better. The EL performance can be evaluated as “good” when it is 17% or more, and “bad” when it is less than 17%.

[LWR性能]
上記形成したレジストパターンを、上記走査型電子顕微鏡を用い、パターン上部から観察した。線幅のばらつきを計500点測定し、その測定値の分布から3シグマ値を求め、これをLWR性能(nm)とした。LWR性能は、その値が小さいほど、ラインのがたつきが小さく良好である。LWR性能は、3.0nm以下の場合は「良好」と、3.0を超える場合は「不良」と評価できる。
[LWR performance]
The formed resist pattern was observed from above the pattern using the scanning electron microscope. A total of 500 line width variations were measured, and a 3-sigma value was determined from the distribution of the measured values, and this was defined as LWR performance (nm). The smaller the value of the LWR performance, the smaller the line play and the better. The LWR performance can be evaluated as “good” when it is 3.0 nm or less, and “bad” when it exceeds 3.0 nm.

[CDU性能]
上記形成したレジストパターンを、上記走査型電子顕微鏡を用い、パターン上部から観察した。400nmの範囲で線幅を20点測定し、その平均値を任意のポイントで計500点測定し、その測定値の分布から3シグマ値を求め、これをCDU性能(nm)とした。CDU性能は、その値が小さいほど、長周期での線幅のばらつきが小さく良好である。CDU性能は、1.5nm以下の場合は「良好」と、1.5nmを超え2.0nm以下の場合は「やや良好」と、2.0nmを超える場合は「不良」と評価できる。
[CDU performance]
The formed resist pattern was observed from above the pattern using the scanning electron microscope. The line width was measured at 20 points in the range of 400 nm, the average value was measured at a total of 500 points, and a 3-sigma value was obtained from the distribution of the measured values, which was taken as CDU performance (nm). The smaller the value of the CDU performance, the better the line width variation over a long period. The CDU performance can be evaluated as “good” when it is 1.5 nm or less, “slightly good” when it exceeds 1.5 nm and 2.0 nm or less, and “bad” when it exceeds 2.0 nm.

[トップロス抑制性]
上記形成した41nmラインアンドスペース(1L/1S)のパターンの高さを断面SEM(S4800、日立ハイテクノロジーズ製)を用いて測定した。このパターンの高さをトップロス抑制性の指標とした。トップロス抑制性は、パターンの高さがレジスト膜の膜厚に近いほど、トップロスが小さく、パターンの矩形性が良好である。トップロス抑制性は、パターンの高さが84nm以上の場合は「良好」と、84nm未満の場合は「不良」と評価できる。
[Top loss suppression]
The height of the formed 41 nm line and space (1L / 1S) pattern was measured using a cross-sectional SEM (S4800, manufactured by Hitachi High-Technologies). The height of this pattern was used as an index for suppressing the top loss. The top loss suppression is such that the closer the pattern height is to the film thickness of the resist film, the smaller the top loss and the better the rectangularity of the pattern. The top loss suppression can be evaluated as “good” when the pattern height is 84 nm or more, and “bad” when the pattern height is less than 84 nm.

表3に、評価結果として各測定値を示す。   Table 3 shows the measured values as evaluation results.

Figure 2014071387
Figure 2014071387

表3の結果から明らかなように、実施例のフォトレジスト組成物によれば、広いELを発揮しつつ、LWR及びCDUが小さく、トップロスが小さい微細なレジストパターンを形成することができる。これに対し、比較例のフォトレジスト組成物ではEL、LWR及びCDUの各性能は不十分であり、トップロス抑制性についても不十分なものがあった。   As is apparent from the results in Table 3, according to the photoresist composition of the example, a fine resist pattern with a small LWR and a small top loss can be formed while exhibiting a wide EL. On the other hand, in the photoresist composition of the comparative example, each performance of EL, LWR, and CDU was insufficient, and the top loss suppression property was also insufficient.

本発明のフォトレジスト組成物及びレジストパターン形成方法によれば、有機溶媒を含有する現像液を用いるネガ型パターン形成において、広いELを発揮しつつ、LWR及びCDUが小さく、トップロスが小さいレジストパターンを形成することができる。従って、当該フォトレジスト組成物及びレジストパターン形成方法は、今後さらに微細化が進行すると予想される半導体デバイス製造用に好適に用いることができる。
According to the photoresist composition and the resist pattern forming method of the present invention, in the negative pattern formation using a developer containing an organic solvent, a resist pattern with a small LWR and CDU and a small top loss while exhibiting a wide EL. Can be formed. Therefore, the photoresist composition and the resist pattern forming method can be suitably used for manufacturing semiconductor devices that are expected to be further miniaturized in the future.

Claims (8)

[A]下記式(1)で表される構造単位(I)を有する重合体、及び
[B]酸発生体
を含有するフォトレジスト組成物。
Figure 2014071387
(式(1)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Rは、炭素数1〜10の1価の炭化水素基である。Rは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。複数のRは、同一でも異なっていてもよい。但し、少なくとも一つのRが、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。kは、0〜4の整数である。mは、0〜4の整数である。但し、1≦k+m≦4を満たす。)
[A] A polymer having a structural unit (I) represented by the following formula (1), and [B] a photoresist composition containing an acid generator.
Figure 2014071387
(In Formula (1), R 1 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R 2 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. R 3 is Each independently a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, wherein a plurality of R 3 may be the same or different, provided that at least one R 3 is 1 to 1 carbon atom; 20 is a monovalent hydrocarbon group of 20. k is an integer of 0 to 4. m is an integer of 0 to 4. However, 1 ≦ k + m ≦ 4 is satisfied.
[A]重合体が、下記式(2)で表される構造単位(II)をさらに有する請求項1に記載のフォトレジスト組成物。
Figure 2014071387
(式(2)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Rは、炭素数1〜20の1価の鎖状炭化水素基又は炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基である。R及びRは、それぞれ独立して、炭素数1〜20の1価の鎖状炭化水素基若しくは炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基であるか、又はこれらの基が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される炭素数3〜20の環構造を表す。)
[A] The photoresist composition according to claim 1, wherein the polymer further has a structural unit (II) represented by the following formula (2).
Figure 2014071387
(In Formula (2), R 4 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. R 5 is a monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or 3 to 3 carbon atoms. It is a monovalent alicyclic hydrocarbon group of 20. R 6 and R 7 are each independently a monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a monovalent chain having 3 to 20 carbon atoms. It is an alicyclic hydrocarbon group or represents a ring structure having 3 to 20 carbon atoms which is constituted together with carbon atoms to which these groups are combined with each other.)
[A]重合体が、構造単位(I)以外の構造単位であって、ラクトン構造、環状カーボネート構造及びスルトン構造からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む構造単位(III)をさらに有する請求項1又は請求項2に記載のフォトレジスト組成物。   [A] The polymer further has a structural unit (III) which is a structural unit other than the structural unit (I) and includes at least one selected from the group consisting of a lactone structure, a cyclic carbonate structure and a sultone structure. The photoresist composition according to claim 1 or 2. [B]酸発生体が、下記式(3)で表される請求項1、請求項2又は請求項3に記載のフォトレジスト組成物。
Figure 2014071387
(式(3)中、Rは、環員数7以上の脂環構造を含む1価の基又は環員数7以上の脂肪族複素環構造を含む1価の基である。Rは、炭素数1〜10のフッ素化アルカンジイル基である。Xは、1価の光分解性オニウムカチオンである。)
[B] The photoresist composition according to claim 1, wherein the acid generator is represented by the following formula (3).
Figure 2014071387
(In Formula (3), R 8 is a monovalent group containing an alicyclic structure having 7 or more ring members or a monovalent group containing an aliphatic heterocyclic structure having 7 or more ring members. R 9 is carbon. (It is a fluorinated alkanediyl group having a number of 1 to 10. X + is a monovalent photodegradable onium cation.)
(1)請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のフォトレジスト組成物を用い、レジスト膜を形成する工程、
(2)上記レジスト膜を露光する工程、及び
(3)上記露光されたレジスト膜を現像する工程
を有するレジストパターン形成方法。
(1) A step of forming a resist film using the photoresist composition according to any one of claims 1 to 4,
(2) A resist pattern forming method comprising: exposing the resist film; and (3) developing the exposed resist film.
下記式(1)で表される構造単位(I)を有する重合体。
Figure 2014071387
(式(1)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Rは、炭素数1〜10の1価の炭化水素基である。Rは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。複数のRは、同一でも異なっていてもよい。但し、少なくとも一つのRが、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。kは、0〜4の整数である。mは、0〜4の整数である。但し、1≦k+m≦4を満たす。)
The polymer which has structural unit (I) represented by following formula (1).
Figure 2014071387
(In Formula (1), R 1 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R 2 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. R 3 is Each independently a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, wherein a plurality of R 3 may be the same or different, provided that at least one R 3 is 1 to 1 carbon atom; 20 is a monovalent hydrocarbon group of 20. k is an integer of 0 to 4. m is an integer of 0 to 4. However, 1 ≦ k + m ≦ 4 is satisfied.
下記式(i)で表される化合物。
Figure 2014071387
(式(i)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Rは、炭素数1〜10の1価の炭化水素基である。Rは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。複数のRは、同一でも異なっていてもよい。但し、少なくとも一つのRが、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。kは、0〜4の整数である。mは、0〜4の整数である。但し、1≦k+m≦4を満たす。)
A compound represented by the following formula (i).
Figure 2014071387
(In formula (i), R 1 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R 2 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. R 3 is Each independently a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, wherein a plurality of R 3 may be the same or different, provided that at least one R 3 is 1 to 1 carbon atom; 20 is a monovalent hydrocarbon group of 20. k is an integer of 0 to 4. m is an integer of 0 to 4. However, 1 ≦ k + m ≦ 4 is satisfied.
(A)下記式(a)で表される化合物の環化反応により、下記式(b)で表される化合物を得る工程、及び
(B)(A)工程で得られる下記式(b)で表される化合物と、下記式(c)で表される化合物とを反応させる工程
を有する下記式(i)で表される化合物の製造方法。
Figure 2014071387
(式(a)、(b)、(c)及び(i)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Rは、炭素数1〜10の1価の炭化水素基である。Rは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。複数のRは、同一でも異なっていてもよい。但し、少なくとも一つのRが、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。kは、0〜4の整数である。mは、0〜4の整数である。但し、1≦k+m≦4を満たす。Yは、ハロゲン原子である。Zは、ハロゲン原子、−OH又は−OCOR’である。R’は、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。)
(A) A step of obtaining a compound represented by the following formula (b) by a cyclization reaction of the compound represented by the following formula (a), and (B) the following formula (b) obtained in the step (A) The manufacturing method of the compound represented by the following formula (i) which has the process of making the compound represented and the compound represented by the following formula (c) react.
Figure 2014071387
(In the formulas (a), (b), (c) and (i), R 1 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R 2 is 1 having 1 to 10 carbon atoms. R 3 each independently represents a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and a plurality of R 3 may be the same or different. , At least one R 3 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, k is an integer of 0 to 4. m is an integer of 0 to 4, provided that 1 ≦ k + m ≦ 4 is satisfied, Y is a halogen atom, Z is a halogen atom, —OH or —OCOR ′, and R ′ is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms.)
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